Pour maximiser l’efficacité des panneaux solaires, il est essentiel de les orienter dans la direction qui capte le plus de soleil. Toutefois, déterminer cette direction optimale dépend de plusieurs variables. Cet article vous aidera à trouver la meilleure orientation pour vos panneaux solaires selon votre situation spécifique.
Ces conseils s’appliquent à tout type de panneau qui utilise l’énergie solaire : photovoltaïque, eau chaude solaire, etc. Nous supposons que le panneau est fixe ou que son inclinaison peut être ajustée selon les saisons. (Les panneaux qui suivent le mouvement du soleil tout au long de la journée peuvent capter 10 % (en hiver) à 40 % (en été) d’énergie en plus par rapport aux panneaux fixes. Cet article ne traite pas des panneaux suiveurs.)
Les panneaux solaires doivent toujours être orientés vers le sud véritable si vous êtes dans l’hémisphère nord, ou vers le nord véritable si vous êtes dans l’hémisphère sud. Le nord véritable n’est pas le même que le nord magnétique. Si vous utilisez une boussole pour orienter vos panneaux, vous devez corriger la différence, qui varie selon l’endroit. Cherchez sur le web « déclinaison magnétique » pour trouver la correction pour votre emplacement.
Pour maximiser la production d’énergie de vos panneaux solaires en France, il est crucial de bien ajuster leur inclinaison en fonction de votre latitude et de la saison.
Voici un tableau récapitulatif des meilleures inclinaisons pour vos panneaux solaires selon les différentes configurations abordées dans cet article :
| Ville (Latitude) | Inclinaison fixe (toute l’année) | Inclinaison ajustée (2 saisons) | Inclinaison ajustée (4 saisons) |
|---|---|---|---|
| Nice (43.7°) | 34.2° | Été: 14.3°, Hiver: 56.3° | Été: 10.1°, Printemps/Automne: 37.5°, Hiver: 61.7° |
| Paris (48.9°) | 39.3° | Été: 20.0°, Hiver: 61.9° | Été: 16.6°, Printemps/Automne: 42.8°, Hiver: 67.4° |
| Lyon (45.8°) | 36.0° | Été: 16.8°, Hiver: 58.6° | Été: 12.4°, Printemps/Automne: 39.9°, Hiver: 64.2° |
| Marseille (43.3°) | 33.9° | Été: 13.6°, Hiver: 56.0° | Été: 9.2°, Printemps/Automne: 37.1°, Hiver: 61.4° |
| Lille (50.6°) | 41.4° | Été: 22.6°, Hiver: 63.8° | Été: 19.1°, Printemps/Automne: 45.0°, Hiver: 69.2° |
| Bordeaux (44.8°) | 35.1° | Été: 15.6°, Hiver: 57.5° | Été: 11.3°, Printemps/Automne: 38.5°, Hiver: 62.8° |
| Toulouse (43.6°) | 34.1° | Été: 14.1°, Hiver: 56.2° | Été: 9.8°, Printemps/Automne: 37.4°, Hiver: 61.6° |
| Strasbourg (48.6°) | 39.1° | Été: 19.7°, Hiver: 61.6° | Été: 16.2°, Printemps/Automne: 42.6°, Hiver: 67.1° |
| Nantes (47.2°) | 37.7° | Été: 18.3°, Hiver: 60.2° | Été: 14.9°, Printemps/Automne: 41.3°, Hiver: 65.7° |
| Montpellier (43.6°) | 34.1° | Été: 14.1°, Hiver: 56.2° | Été: 9.8°, Printemps/Automne: 37.4°, Hiver: 61.6° |
| Rennes (48.1°) | 38.7° | Été: 19.2°, Hiver: 61.1° | Été: 15.7°, Printemps/Automne: 42.1°, Hiver: 66.7° |
En suivant ces recommandations d’inclinaison, vous pourrez optimiser la capture de l’énergie solaire de vos panneaux tout au long de l’année, quel que soit votre emplacement en France.
Sommaire
- 1 À quel angle incliner les panneaux solaires ?
- 2 Inclinaison fixe
- 3 Confusion sur les angles d’inclinaison ?
- 4 Tarifs selon les périodes d’utilisation
- 5 Autres situations
- 6 Hypothèses
- 7 Pourquoi cela fonctionne-t-il ?
- 8 Comment ces chiffres ont été calculés
À quel angle incliner les panneaux solaires ?
La prochaine question est de savoir à quel angle par rapport à l’horizontale les panneaux doivent être inclinés. Les livres et articles sur l’énergie solaire conseillent souvent que l’inclinaison soit égale à votre latitude, plus 15 degrés en hiver, ou moins 15 degrés en été. Il s’avère que vous pouvez améliorer cette méthode d’environ 4 %.
Fixes ou ajustables ?
Il est plus simple de monter vos panneaux solaires à une inclinaison fixe et de les laisser ainsi. Mais comme le soleil est plus haut en été et plus bas en hiver, vous pouvez capter plus d’énergie tout au long de l’année en ajustant l’inclinaison des panneaux selon la saison. Le tableau suivant montre l’effet de l’ajustement de l’angle, en utilisant un système à une latitude de 40° comme exemple. (La comparaison serait légèrement différente pour d’autres latitudes.) Chaque option est comparée avec l’énergie reçue par le meilleur suiveur possible qui garde toujours le panneau orienté directement vers le soleil.
| Fixe | Ajust. 2 saisons | Ajust. 4 saisons | Suiveur à 2 axes |
|---|---|---|---|
| % de l’optimum | 71,1 % | 75,2 % | 75,7 % |
En résumé, ajuster l’inclinaison deux fois par an vous donne un gain d’énergie significatif. Ajuster quatre fois par an produit seulement un peu plus, mais peut être important si vous devez optimiser la production au printemps et à l’automne. Vous pouvez consulter la section sur le meilleur angle d’inclinaison fixe, ou passer aux sections sur l’ajustement bi-saisonnier ou quadri-saisonnier.
Le graphique ci-dessous montre l’effet de l’ajustement de l’inclinaison. La ligne turquoise montre la quantité d’énergie solaire que vous obtiendriez chaque jour si le panneau est fixé à l’angle pour l’année entière. La ligne rouge montre combien vous obtiendriez en ajustant l’inclinaison quatre fois par an comme décrit ci-dessous. Pour comparaison, la ligne verte montre l’énergie que vous obtiendriez avec un suivi à deux axes, qui pointe toujours le panneau directement vers le soleil.
(La ligne violette représente l’énergie solaire par jour si le panneau est fixé à l’angle d’hiver, discuté ci-dessous.) Ces chiffres sont calculés pour une latitude de 40°.
Pour en savoir plus sur les panneaux solaires et leur installation, consultez ces articles :
- Obtenir des panneaux solaires gratuits
- Nettoyer des panneaux solaires sans dommage
- Panneaux photovoltaïques et conditions météo : quel impact ?
- Comment les panneaux solaires produisent de l’électricité
- Dimension des panneaux solaires
- L’essor des panneaux solaires dans l’architecture contemporaine
- Tout savoir sur la location de panneaux solaires
- Meilleurs grossistes de panneaux solaires
- Arguments contre les panneaux solaires
- Planification d’installation de panneaux solaires
Inclinaison fixe
Si vos panneaux solaires ont une inclinaison fixe et que vous souhaitez obtenir le maximum d’énergie sur toute l’année, cette section est pour vous. Une inclinaison fixe est pratique, mais présente quelques inconvénients. Comme mentionné précédemment, vous obtiendrez moins de puissance qu’en ajustant l’angle. De plus, si vous habitez dans une région enneigée, ajuster les panneaux à un angle plus raide en hiver facilite le glissement de la neige. Un panneau couvert de neige produit peu ou pas d’énergie.
Utilisez l’une de ces formules pour trouver le meilleur angle d’inclinaison par rapport à l’horizontale :
- Si votre latitude est inférieure à 25°, utilisez la latitude multipliée par 0,87.
- Si votre latitude est entre 25° et 50°, utilisez la latitude multipliée par 0,76, plus 3,1 degrés.
- Si votre latitude est supérieure à 50°, consultez la section « Autres situations » ci-dessous.
Exemples d’angles fixes
| Latitude | Angle annuel | Insolation moyenne sur le panneau | % de l’optimum |
|---|---|---|---|
| 0° (Quito) | 0.0° | 6.5 kWh/m² par jour | 72% |
| 5° (Bogotá) | 4.4° | 6.5 kWh/m² par jour | 72% |
| 10° (Caracas) | 8.7° | 6.5 kWh/m² par jour | 72% |
| 15° (Dakar) | 13.1° | 6.4 kWh/m² par jour | 72% |
| 20° (Mérida) | 17.4° | 6.3 kWh/m² par jour | 72% |
| 25° (Key West, Taipei) | 22.1° | 6.2 kWh/m² par jour | 72% |
| 30° (Houston, Le Caire) | 25.9° | 6.1 kWh/m² par jour | 71% |
| 35° (Albuquerque, Tokyo) | 29.7° | 6.0 kWh/m² par jour | 71% |
| 40° (Denver, Madrid) | 33.5° | 5.7 kWh/m² par jour | 71% |
| 45° (Minneapolis, Milan) | 37.3° | 5.4 kWh/m² par jour | 71% |
| 50° (Winnipeg, Prague) | 41.1° | 5.1 kWh/m² par jour | 70% |
Ajuster l’inclinaison deux fois par an
Si vous prévoyez d’ajuster l’inclinaison de vos panneaux solaires deux fois par an pour maximiser l’énergie sur toute l’année, cette section est pour vous.
Les dates optimales pour ajuster sont les suivantes :
| Hémisphère nord | Hémisphère sud |
|---|---|
| Ajuster à l’angle d’été le 30 mars | Ajuster à l’angle d’été le 29 septembre |
| Ajuster à l’angle d’hiver le 10 septembre | Ajuster à l’angle d’hiver le 12 mars |
Si votre latitude est entre 25° et 50°, les meilleurs angles d’inclinaison sont :
- Angle d’été : latitude multipliée par 0,93, moins 21 degrés.
- Angle d’hiver : latitude multipliée par 0,875, plus 19,2 degrés.
Exemples d’angles pour ajustement biannuel
| Latitude | Angle d’été | Angle d’hiver | Insolation moyenne sur le panneau | % de l’optimum |
|---|---|---|---|---|
| 25° | 2.3° | 41.1° | 6.6 kWh/m² par jour | 76% |
| 30° | 6.9° | 45.5° | 6.4 kWh/m² par jour | 76% |
| 35° | 11.6° | 49.8° | 6.2 kWh/m² par jour | 76% |
| 40° | 16.2° | 54.2° | 6.0 kWh/m² par jour | 75% |
| 45° | 20.9° | 58.6° | 5.7 kWh/m² par jour | 75% |
| 50° | 25.5° | 63.0° | 5.3 kWh/m² par jour | 74% |
Ajuster l’inclinaison quatre fois par an
Si vous prévoyez d’ajuster l’inclinaison de vos panneaux solaires quatre fois par an pour maximiser l’énergie sur toute l’année, cette section est pour vous. Cela serait votre cas si vous êtes connecté au réseau et pouvez utiliser ou vendre toute l’énergie que vous produisez.
Les dates optimales pour ajuster sont les suivantes :
| Hémisphère nord | Hémisphère sud |
|---|---|
| Ajuster à l’angle d’été le 18 avril | Ajuster à l’angle d’été le 18 octobre |
| Ajuster à l’angle d’automne le 22 août | Ajuster à l’angle d’automne le 21 février |
| Ajuster à l’angle d’hiver le 5 octobre | Ajuster à l’angle d’hiver le 6 avril |
| Ajuster à l’angle de printemps le 5 mars | Ajuster à l’angle de printemps le 4 septembre |
Exemples d’angles pour ajustement quadrimestriel
| Latitude | Angle d’été | Angle de printemps/automne | Angle d’hiver |
|---|---|---|---|
| 25° | -1.3° | 22.2° | 46.3° |
| 30° | 3.3° | 27.1° | 50.7° |
| 35° | 7.9° | 32.0° | 55.2° |
| 40° | 12.5° | 36.9° | 59.6° |
| 45° | 17.1° | 41.8° | 64.1° |
| 50° | 21.7° | 46.7° | 68.5° |
Inclinaison fixe à l’angle d’hiver
Si votre besoin en énergie est le plus élevé en hiver, ou constant tout au long de l’année, vous pouvez laisser l’inclinaison à l’angle d’hiver. Cela pourrait être le cas si, par exemple, vous utilisez l’énergie solaire passive pour chauffer une serre. Bien que vous puissiez obtenir plus d’énergie pendant d’autres saisons en ajustant l’inclinaison, vous obtiendrez suffisamment d’énergie sans faire d’ajustement. Les tableaux suivants supposent que l’inclinaison est réglée à l’optimum d’hiver toute l’année. Ils montrent la quantité d’insolation (en kWh/m²) sur le panneau chaque jour, en moyenne sur la saison.
Exemples pour 30° de latitude, inclinaison à 50.7°
| Saison | Insolation sur le panneau | % d’insolation hivernale |
|---|---|---|
| Hiver | 5.6 kWh/m² par jour | 100% |
| Printemps, Automne | 6.0 kWh/m² par jour | 107% |
| Été | 5.1 kWh/m² par jour | 91% |
Exemples pour 40° de latitude, inclinaison à 59.6°
| Saison | Insolation sur le panneau | % d’insolation hivernale |
|---|---|---|
| Hiver | 4.7 kWh/m² par jour | 100% |
| Printemps, Automne | 5.8 kWh/m² par jour | 123% |
| Été | 5.1 kWh/m² par jour | 109% |
Exemples pour 50° de latitude, inclinaison à 68.5°
| Saison | Insolation sur le panneau | % d’insolation hivernale |
|---|---|---|
| Hiver | 3.4 kWh/m² par jour | 100% |
| Printemps, Automne | 5.4 kWh/m² par jour | 158% |
| Été | 5.1 kWh/m² par jour | 150% |
En ajustant l’inclinaison des panneaux solaires en fonction des saisons, vous pouvez maximiser leur efficacité énergétique et profiter pleinement de l’énergie solaire tout au long de l’année.
Confusion sur les angles d’inclinaison ?
Un angle d’inclinaison de zéro signifie que la face du panneau est orientée directement vers le haut. Un angle d’inclinaison positif signifie que le panneau est orienté davantage vers l’équateur. Dans l’hémisphère nord, cela signifie incliner le panneau vers le sud. Rarement, l’angle d’inclinaison peut être négatif, ce qui signifie que le panneau est orienté à l’opposé de l’équateur.
Tarifs selon les périodes d’utilisation
Dans certains systèmes connectés au réseau, l’énergie a plus de valeur pendant les périodes de pointe. Pour voir l’effet de cela sur l’orientation des panneaux.
Autres situations
Peut-être que vos panneaux sont sur un toit qui n’est pas orienté exactement vers le sud. Ou bien vous êtes à une latitude en dehors de la plage pour laquelle ces formules fonctionnent. Ces situations sont plus complexes qu’une simple formule ne peut gérer.
Hypothèses
Ces calculs sont basés sur une situation idéalisée. Ils supposent que vous avez une vue dégagée du ciel, sans arbres, collines, nuages, poussière ou brume bloquant le soleil.
Vous pourriez avoir besoin de faire des ajustements pour votre situation. Par exemple, si vous avez des arbres à l’est mais pas à l’ouest, il pourrait être préférable d’orienter légèrement vos panneaux solaires vers l’ouest. Ou si vous avez souvent des nuages l’après-midi mais pas le matin, vous pourriez orienter vos panneaux légèrement vers l’est.
Les calculs supposent également que vous êtes près du niveau de la mer. À très haute altitude, l’angle optimal pourrait être légèrement différent.
Si vous estimez la production d’énergie, n’oubliez pas que la température affecte l’efficacité des panneaux photovoltaïques. Ils produisent moins de puissance à des températures plus élevées. Les panneaux varient, donc vous devrez contacter le fabricant de vos panneaux pour leurs spécifications.
Ne vous obsédez pas sur les angles exacts simplement parce que je les ai calculés au dixième de degré. Une différence de quelques degrés fera très peu de différence dans l’énergie que vous recueillez.
Pourquoi cela fonctionne-t-il ?
Les angles recommandés peuvent sembler contre-intuitifs. Par exemple, considérez l’été à 40° de latitude. À midi au solstice, le soleil est à 40° – 23,5°, soit 16,5° directement au-dessus. Pour capter le plus de soleil à ce moment-là, vous inclineriez le panneau de 16,5° pour le pointer directement vers le soleil. Les autres jours de l’été, il est un peu plus bas dans le ciel, donc vous voudriez incliner le panneau un peu plus. Pourtant, nous disons de l’incliner seulement à 12,5°. Le soleil n’est jamais aussi haut. Comment cela peut-il être correct ?
La réponse est que nous considérons toute la journée, pas seulement midi. Le matin et le soir, le soleil descend plus bas dans le ciel et se déplace également plus au nord (si vous êtes dans l’hémisphère nord). Il est nécessaire d’incliner moins vers le sud (ou plus vers le nord) pour capter cette lumière du soleil.
Comment ces chiffres ont été calculés
Pour chaque configuration de latitude et de saison, plus de 12 000 points de données ont été calculés pour diverses heures de la journée et de l’année. Pour chaque point de données, les équations de la mécanique céleste ont été utilisées pour déterminer la hauteur et l’azimut du soleil. L’intensité du soleil a été corrigée pour tenir compte de l’absorption accrue par l’atmosphère lorsque le soleil est plus bas dans le ciel, en utilisant la formule :
scodeintensité en kW/m² = 1.35 * (1.00/1.35)^sec(angle du soleil par rapport au zénith)
Cette formule suppose que la terre est plate, donc un facteur a été appliqué pour tenir compte de la courbure de la terre (et donc de l’atmosphère terrestre). Ces facteurs, ainsi que l’angle du soleil par rapport au panneau, déterminent alors l’insolation sur le panneau. Une méthode itérative a ensuite déterminé les angles qui donnent l’insolation totale maximale pendant chaque saison. Étant donné ces angles, les dates de début et de fin de la saison ont été ajustées à l’optimum, puis les angles recalculés, jusqu’à ce que le processus converge. Après que les dates et les angles optimaux ont été calculés, il a été déterminé qu’une formule linéaire rapproche étroitement l’optimum. Les formules ne sont précises que dans la plage spécifiée.
D’autres articles publiés sur les angles d’inclinaison ont utilisé des calculs moins précis. Par exemple, Richard Perez et Sam Coleman, dans « PV Module Angles », Home Power n.34 p.14-16, 1993, recommandent un angle qui met le panneau perpendiculaire aux rayons du soleil à midi. C’est effectivement le meilleur angle à midi ce jour-là, mais cela ne tient pas compte du meilleur angle pour capturer l’énergie solaire à d’autres moments de la journée. Cet article laisse également au lecteur le soin d’estimer le meilleur angle pour la période jusqu’à la prochaine fois que l’inclinaison est ajustée.
Les pourcentages peuvent ne pas être exacts en raison de l’arrondissement.
En conclusion, optimiser l’inclinaison de vos panneaux solaires est essentiel pour maximiser leur efficacité tout au long de l’année. En ajustant l’angle en fonction de la saison et de votre latitude, vous pouvez significativement augmenter la quantité d’énergie solaire capturée. Bien que les ajustements précis puissent sembler complexes, suivre ces recommandations vous permettra de tirer le meilleur parti de votre installation solaire.
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