Prédimensionner l'installation [photovoltaïque]

En Belgique, 1 kWc, non ombré, exposé plein sud et incliné à 35° produit en moyenne 950 kWh/an. La surface nécessaire pour atteindre cette puissance crête dépendra du type de cellules choisies.

En première approximation, on considère généralement qu’il faut environ 7 m²/kWc.

La production électrique annuelle d’une installation non ombrée peut donc être estimée de cette manière :

Électricité produite annuellement [kWh]= Nombre de kWc*950 kWh *α

Avec,

  • α = facteur de correction prenant en compte l’orientation et l’inclinaison des capteurs.

Le tableau suivant reprend les valeurs de ce facteur correctif pour différentes configurations (d’inclinaison et d’orientation).

Sources des valeurs : EF4, facilitateur photovoltaïque.

Cette production sera bien entendu répartie au fil de l’année. L’exemple suivant illustre cette répartition :

Production d’électricité mensuelle d’1kWc installée au sud avec une inclinaison de 35° (Namur) sur base d’une année moyenne :

(Pertes du système = 14.0 %).
Moyenne mensuelle : 77.4 kWh.
Moyenne  journalière : 2.54 kWh.
Production totale annuelle 928 kWh.

Source  ouverture d'une nouvelle fenêtre ! PVGIS (Geographical Assessment of Solar Energy Resource and Photovoltaic Technology 2001-2012).

> Pour une estimation détaillée de la production électrique d’un système PV en un lieu donné : ouverture d'une nouvelle fenêtre ! PVGIS.

On notera que ces formules simplificatrices ne prennent pas en compte l’influence des ombres très préjudiciables pour le fonctionnement des modules photovoltaïques. Le meilleur moyen pour prédire de manière plus précise la production électrique est d’utiliser des logiciels de simulation dynamiques.

Prédimensionnement

Dimensionner une installation revient à déterminer la puissance crête à installer.
Ce dimensionnement peut se faire selon de nombreux critères :

  • Budget maximal.
  • La surface disponible et sa configuration (orientation, inclinaison, ombrage).
  • Couverture d’une fraction des consommations (pour évaluer ses consommations électriques : cliquez ici !
  • La rentabilité de l’investissement.

Dans les trois premiers cas, la formule (Nombre de kWc*950 kWh *α) permettra déjà de se faire une bonne idée du dimensionnement nécessaire. Le nombre de modules nécessaire est alors donné par :

N = Puissance crête de l’installation [Wc] /Puissance crête d’un module choisi [Wc]

Ex : Un fabricant propose un panneau de 125 Wc. Pour une puissance installée de 10 kWc il faudra donc : 10 000 / 125 = 80 panneaux.

Calculs

 Pour accéder à une feuille de calcul donnant une estimation de la production d’une installation photovoltaïque. XLS

Dans le contexte actuel, les critères de faisabilité technico-économique (conditions de raccordement, subsides (certificats verts,…) et conditions de revente de l’électricité) conditionnent parfois le dimensionnement de l’installation.

Une base de données vivante et intéressante est disponible sur le site www.bdpv.fr.

Celle-ci comprend de nombreuses installations belges, on peut y voir leur production ainsi que des statistiques sur le matériel le plus installé.

Pour les systèmes autonomes, non abordés dans ce chapitre d’énergie+, le dimensionnement doit faire l’objet d’une analyse très détaillée de :

  • l’ensemble des consommations d’électricité du bâtiment ou de l’application,
  • du stockage de l’électricité, via des batteries (pouvant supporter des charges et décharges successives) et d’un système de secours.
Photovoltaïque et énergie grise
Une étude sur l’impact environnemental du photovoltaïque dans les pays de l’OCDE réalisée par Hespul avec le soutien notamment de l’ADEME et de l’AIE montre qu’il faut, en Belgique, 3,21 ans pour qu’un système sur toiture produise l’énergie nécessaire à sa fabrication. Cette durée est appelée temps de retour énergétique. Pour une installation en façade, elle est estimée à 4,68 ans. Si l’on estime la durée de vie d’une installation à 30ans, cela signifie que celle-ci aura produit 8,4 fois plus d’énergie que celle qui a été nécessaire à sa fabrication. Ce facteur appelé facteur de retour énergétique est de 5,4 pour les installations en façades.Sur sa durée de vie, une installation photovoltaïque de 1 kWc en toiture permet d’éviter jusqu’à 8,5 tonnes de CO2 (6,2 tonnes pour les installations en façade).
Source : IEA-PVPS Task 10, EPIA, European Photovoltaic Technology Platform.
Plus d’infos : facilitateur Energies renouvelables électriques :  http://energie.wallonie.be Dans le futur (après 2030), avec l’amélioration du rendement des cellules PV ou encore l’allongement de la durée de vie des panneaux, l’agence international pour l’énergie [IEA] prévois dans son scénario le plus optimiste une réduction du temps de retour énergétique à 1,7 ans. Dans son scénario le plus défavorable, l’étude avance le chiffre de 2,2 ans soit un an de moins qu’en 2018. [http://www.iea-pvps.org/index.php?id=314]