Quelle est la meilleure exposition pour les panneaux ?

Orientation et inclinaison

  • La quantité d’électricité produite par un panneau solaire dépend de la quantité d’énergie solaire qu’il reçoit. Deux paramètres déterminent la quantité d’énergie reçue par un panneau : l’orientation, que l’on mesure à l’aide de l’azimut, et l’inclinaison. Ce sont deux angles que l’on exprime en degrés.
  • L’inclinaison représente l’angle formé par le panneau et une surface horizontale. Si le panneau est posé à plat, son inclinaison est de 0°. Si le panneau est fixé à un mur vertical, son inclinaison est de 90°.
  • L’azimut représente l’angle formé par l’intersection de deux lignes imaginaires : une ligne qui va du nord au sud d’une part, et une ligne tracée au sol dans la direction dans laquelle le panneau est tourné, d’autre part. Dans le cas d’un panneau posé sur le toit d’une maison, cette ligne est perpendiculaire à l’axe du faitage de la maison.
    - Si le panneau est orienté plein sud, l’azimut est de 0°
    - Si le panneau est orienté plein est, l’azimut est de -90°
    - Si le panneau est orienté sud-ouest, l’azimut est de +45°

Orientation et inclinaison

Inclinaison

L'effet lampe torche

  • La quantité d’énergie reçue sur une surface est maximale lorsque le rayonnement est perpendiculaire à cette surface. Une petite expérience à l’aide d’une lampe torche permet de bien comprendre ce principe : dans une pièce plongée dans l’obscurité, on éclaire le sol avec une lampe torche. Si le rayon de la lampe torche est perpendiculaire au sol, c'est-à-dire qu’on la pointe vers le bas, la surface éclairée est réduite mais l’éclairement est très intense. Si on relève un peu la lampe torche pour éclairer un endroit plus éloigné, la lampe éclairera une surface plus importante mais le niveau d’éclairement aura diminué. La puissance de l’ampoule n’a pas diminué mais chaque centimètre carré éclairé reçoit moins de lumière. C’est l’effet cosinus ou, plus trivialement, l’effet lampe torche.
  • Le principe est le même pour un panneau solaire : la quantité d’énergie solaire qu’il reçoit est maximale quand le rayonnement solaire est perpendiculaire au panneau. En pratique, on maximise la production annuelle d’un panneau lorsqu’il est incliné perpendiculairement au rayonnement solaire au moment où le soleil est au plus haut dans le ciel et pour la saison qui offre les journées d’ensoleillement les plus longues.
  • La position du soleil dans le ciel varie selon la latitude de l’endroit où l’on se trouve. A proximité de l’équateur, le soleil est au-dessus de nos têtes à midi : l’idéal est que le panneau soit posé à plat. Dans les latitudes plus élevées, le soleil monte moins haut sur l’horizon. En France, l’inclinaison idéale se situe entre 35 et 45 degrés. Cela correspond à l’inclinaison des toitures traditionnelles dans le nord de la France. Dans le sud de la France, les toitures sont moins pentues avec des inclinaisons de l’ordre de 15°.

Orientation

Favorisez le sud !

  • Plus l’orientation du panneau est proche du sud, meilleure sera sa production. S’il est orienté vers l’est, il aura une très bonne production le matin puisque le rayonnement solaire sera perpendiculaire à sa surface, mais il tournera le dos au soleil dans l’après-midi et sa production sera faible. De même, s’il est orienté vers l’ouest, sa production sera très bonne l’après-midi mais il tournera le dos au soleil en début de journée.
  • En l’absence de montagne ou d’immeuble susceptible de masquer le soleil à certains moments, la production d’un panneau orienté sud-est sera identique à celle d’un panneau orienté sud-ouest : le rayonnement solaire est parfaitement symétrique entre l’est et l’ouest.

Quelques repères

Pour maximiser sa production

  • L’exposition qui permet de maximiser la production annuelle d’un panneau solaire en France est obtenue avec une orientation plein sud (azimut de 0°) et une inclinaison de 35°. Il est rare que l’on puisse obtenir cette exposition.
  • Quel est l’impact sur la production lorsqu’on s’éloigne des conditions optimales ? Le tableau ci-dessous indique le manque-à-gagner de production par rapport aux conditions idéales lorsque l’on s’en écarte. Le chiffre correspond à l’écart de production, exprimé en pourcentage, par rapport aux conditions idéales selon l’azimut et l’inclinaison.

Production d’un panneau selon l’exposition, exprimée en pourcentages d’écart par rapport à la production d’un panneau idéalement exposé (azimut de 0° et inclinaison de 35°)

 

Voici quelques exemples pour bien comprendre la lecture de ce tableau :

  • Un panneau orienté à 40° vers l’est ou vers l’ouest (azimut de 40°) et incliné à 10° produira 9% de moins qu’un panneau idéalement exposé.
  • Un panneau orienté plein nord (azimut de 180°) et incliné à 30° produira 42% de moins qu’un panneau idéalement exposé.
  • Un panneau orienté à 20° et posé à la verticale (inclinaison de 90°) produira 33% de moins qu’un panneau idéalement exposé.

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