Explication de la puissance et de la puissance des panneaux solaires

La puissance nominale d'un panneau solaire indique sa production d'électricité lorsqu'il est testé dans des conditions de laboratoire idéales. Dans les installations réelles, la puissance réelle des panneaux solaires dépend de facteurs externes tels que l'ensoleillement et la température ambiante.

La puissance nominale spécifiée par le fabricant du panneau peut vous donner une idée de la quantité d'électricité que vous pouvez vous attendre à produire. Dans cet article, l'équipe de Guides Home vous explique la puissance des panneaux solaires, comment déterminer le nombre de panneaux solaires dont vous auriez besoin pour alimenter votre maison et ce que vous êtes susceptible de payer.

Avec les conditions d'ensoleillement d'un endroit donné, les panneaux solaires avec une puissance nominale plus élevée produisent plus de kilowattheures (kWh) d'électricité par an que les panneaux avec une puissance nominale inférieure. Pour avoir une idée de la quantité d'énergie que les panneaux solaires peuvent produire dans votre région, vous pouvez utiliser l'Atlas solaire mondial de la Banque mondiale.

Comme vous pouvez le voir sur l'atlas, les États de l'ouest comme la Californie et l'Arizona bénéficient de beaucoup plus d'heures d'ensoleillement par an que les États du nord-est comme New York et le Massachusetts. Cependant, des conditions favorables pour les panneaux solaires existent partout aux États-Unis

En supposant que vous ayez un site bien ensoleillé et sans ombre, chaque kilowatt de capacité solaire peut générer plus de 1 400 kWh par an. Le tableau suivant résume la quantité que vous pouvez vous attendre à générer avec différentes capacités système :

Avec une valeur PVOUT plus élevée, les chiffres du tableau ci-dessus augmentent en conséquence. Par exemple, si vous vivez dans un endroit ensoleillé où l'Atlas solaire mondial indique 1 700 kWh/kWp, un système de 6 kW produira 10 200 kWh/an.

La production d'électricité des modules photovoltaïques dépend de la lumière directe du soleil atteignant leur surface. C'est pourquoi la productivité des panneaux solaires est plus élevée dans les endroits ensoleillés et plus faible dans des conditions météorologiques nuageuses ou dans des endroits où l'ombre excessive provient des bâtiments environnants. Dans des conditions d'ensoleillement et de température identiques, le rendement énergétique des panneaux solaires dépend de leur efficacité.

Discutons des principaux facteurs qui déterminent la quantité d'électricité produite par les panneaux solaires.

L'efficacité des panneaux solaires peut varier de moins de 10 % à plus de 20 %. La cote d'efficacité est simplement la quantité de lumière solaire qui est convertie en électricité, lorsque le panneau est testé dans des conditions idéales dans un laboratoire. À partir de 2023, les panneaux solaires les plus efficaces disponibles sur le marché vont de 20,60 % à 22,80 %, les panneaux SunPower étant en tête du classement de l'efficacité.

Dans les installations réelles, l'efficacité des panneaux solaires est affectée par des facteurs tels que l'accumulation de poussière et les températures élevées. Vous pouvez éviter l'accumulation de poussière en faisant nettoyer vos panneaux solaires une ou deux fois par an. Il n'y a rien que vous puissiez faire contre les températures élevées, et les panneaux perdent de 0,30 % à 0,40 % de leur productivité pour chaque degré Celsius d'augmentation de température. Heureusement, il s'agit d'un effet temporaire et l'efficacité perdue est récupérée lorsque les panneaux refroidissent.

Il existe trois principaux types de panneaux solaires : les monocristallins, les polycristallins et les couches minces. Voici ce que vous devez savoir à leur sujet.

Grâce à leur rendement élevé, les panneaux monocristallins ont le rendement le plus élevé en kilowattheures par pied carré couvert. Les experts de l'industrie les considèrent comme les meilleurs panneaux solaires pour les maisons, surtout si l'espace sur le toit est limité.

Vous pouvez classer les panneaux solaires en fonction du nombre de leurs cellules photovoltaïques. La plupart des panneaux ont soit une conception à 60 cellules dans une disposition 6 × 10, soit une conception à 72 cellules dans une disposition 6 × 12.

Certains fabricants solaires proposent une taille et une conception intermédiaires avec 66 cellules. Certaines marques solaires utilisent des demi-cellules avec un rendement plus élevé, mais la taille globale du panneau solaire ne change pas. Ils ont 120, 132 ou 144 demi-cellules dans le même espace (au lieu de 60, 66 ou 72 cellules pleine grandeur).

Pour augmenter l'énergie produite par les panneaux solaires, assurez-vous qu'ils font face au soleil le plus longtemps possible tout au long de l'année. La position du soleil dans le ciel change constamment et l'angle d'inclinaison idéal pour les panneaux solaires dépend de votre emplacement géographique. Le soleil est plus bas dans le ciel lorsque vous résidez plus au nord, ce qui signifie que les panneaux solaires doivent être davantage inclinés pour augmenter les heures d'ensoleillement direct.

Outre l'angle d'inclinaison optimal, vous devez également tenir compte de l'orientation des panneaux solaires. Dans les pays de l'hémisphère nord comme les États-Unis, il est logique que vos panneaux soient orientés vers le sud car il y a plus de lumière solaire provenant de cette moitié du ciel. Cependant, les panneaux orientés à l'ouest et à l'est sont utiles dans certaines applications :

Comme vous pouvez le voir dans l'Atlas solaire mondial, l'ensoleillement annuel dépend de votre situation géographique. Si deux systèmes d'énergie solaire de 6 kW sont installés dans des états différents et que l'un d'eux reçoit 30 % d'ensoleillement supplémentaire au cours de l'année, la production d'énergie augmente également d'environ 30 %.

Le nombre de panneaux solaires dont une maison a besoin dépend de trois facteurs : l'ensoleillement, la consommation d'électricité de la maison et la puissance des panneaux utilisés. Pour un calcul précis et une conception professionnelle, vous devez contacter l'une des entreprises d'installation solaire les mieux notées.

Vous pouvez estimer le nombre de panneaux solaires nécessaires à l'aide des informations suivantes :

Les foyers américains consomment en moyenne 10 632 kWh/an, selon l'Energy Information Administration. Vous pouvez rechercher votre emplacement dans l'Atlas solaire mondial et cliquer pour afficher la valeur PVOUT. Par exemple, si vous obtenez 1 400 kWh/kWc, vous pouvez diviser les deux valeurs pour obtenir une capacité estimée de 7,6 kW (ou 7 600 W).

En 2023, le coût moyen des panneaux solaires aux États-Unis est de2,85 $/watt . Vous pouvez vous attendre à payer environ21 945 $ pour un système de 7,7 kW. Cependant, vous bénéficiez d'un crédit d'impôt solaire fédéral de 30 %, grâce à la loi sur la réduction de l'inflation. Le crédit d'impôt dans ce cas est6 583,50 $, et le coût net de votre système tombe à15 361,50 $.

Les panneaux solaires ne produisent pas de l'électricité uniformément tout au long de la journée. Leur production augmente progressivement au cours de la matinée, atteignant un pic vers midi avant de diminuer l'après-midi. Étant donné que de nombreuses maisons sont vides pendant la journée, les panneaux solaires génèrent souvent un excès d'énergie qui n'est pas consommé tout de suite. Les propriétaires ont deux options pour faire face à cet excès d'électricité, et chacune a ses avantages et ses inconvénients :

Un système de batterie vous offre la possibilité de stocker l'électricité solaire pour l'utiliser à tout moment, même la nuit lorsque les panneaux ne sont plus productifs. Les batteries solaires sont également éligibles au crédit d'impôt fédéral de 30%, et des incitations supplémentaires peuvent être disponibles auprès de votre gouvernement local ou de votre entreprise de services publics. Si vous achetez une batterie solaire capable de fonctionner hors réseau, vous pouvez l'utiliser comme système d'alimentation de secours pendant les pannes. Cependant, les systèmes de batterie domestiques sont coûteux et ilspeut ajouter plus de 10 000 $à vos frais d'installation solaire.

Exporter l'énergie solaire excédentaire vers le réseau est une option pratique car vous pouvez échanger l'électricité inutilisée contre des crédits de facture d'électricité. Cependant, le prix du kWh auquel vous vendez votre électricité est normalement inférieur au prix de détail que vous payez, ce qui signifie que vous n'économisez pas la valeur totale de chaque kWh. Les États ont des taux de rachat différents, donc votre emplacement est important. Et de nombreux États n'ont même pas de politique de facturation nette ou de rachat d'énergie solaire, ce qui signifie que vous n'obtenez pas de crédit pour l'envoi d'énergie excédentaire au réseau. Le stockage sur batterie devient votre seule option dans ce cas.

En supposant des conditions d'ensoleillement favorables, un panneau de 500 watts produira environ 2 kWh par jour et plus de 700 kWh par an.

Cela dépendra de la puissance individuelle des panneaux solaires que vous choisissez. Divisez simplement la capacité totale requise par la puissance du panneau :

Les panneaux solaires résidentiels ont des puissances nominales typiques d'environ 350 à 400 W. Dans des conditions d'ensoleillement favorables, un panneau de cette puissance peut générer plus de 1,5 kWh d'électricité par jour.

Selon l'Energy Information Administration, les foyers américains consomment en moyenne 10 632 kWh/an. Avec un ensoleillement décent, un système d'énergie solaire de 2 000 watts génère plus de 2 800 kWh/an, couvrant 26 % de la consommation d'électricité d'une maison typique ; 2 800 kWh/an équivaut à peu près à la consommation annuelle d'un climatiseur central de trois tonnes.

Léonard David est ingénieur en électromécanique, titulaire d'un MBA, consultant en énergie et rédacteur technique. Son expérience en efficacité énergétique et en conseil solaire couvre des secteurs tels que la banque, la fabrication textile, la plasturgie, la pharmacie, l'éducation, la transformation alimentaire, l'immobilier et la vente au détail. Il écrit également des articles sur des sujets liés à l'énergie et à l'ingénierie depuis 2015.