L'énergie solaire représente une opportunité majeure pour la transition énergétique. De plus en plus de particuliers et d'entreprises se tournent vers cette énergie renouvelable pour réduire leur empreinte carbone et réaliser des économies sur le long terme. Cependant, l'installation de panneaux photovoltaïques n'est pas sans défis, en particulier dans les zones ombragées.
En effet, les panneaux solaires sont sensibles à l'ombre, même partielle. Une simple branche d'arbre, un pylône électrique ou une cheminée peuvent suffir à réduire significativement la capacité de production d'électricité de vos modules.
Les cellules photovoltaïques qui composent un panneau solaire sont câblées en série, comme les ampoules d'une guirlande de Noël. Ainsi, si une seule cellule est ombragée, elle va limiter le courant de toute la chaîne et donc impacter la performance globale du module.
Concrètement, imaginons une rangée de 10 cellules produisant chacune 5 ampères sous un ensoleillement optimal. Si l'une d'elles se retrouve à l'ombre et ne produit plus qu'1 ampère, alors les 9 autres cellules seront également limitées à 1 ampère. C'est ce qu'on appelle "l'effet d'ombrage".
Tous les ombrages n'ont pas le même impact sur vos panneaux solaires. On peut distinguer quatre grandes catégories :
L'ombrage temporaire, causé par les nuages ou les feuilles mortes par exemple. Son impact est généralement limité.
L'ombrage proche, dû à des obstacles directs sur le toit comme les cheminées ou les antennes paraboliques. Il peut être évité par un positionnement minutieux des modules.
L'ombrage lointain, provenant d'éléments distants comme les montagnes, les arbres ou les immeubles voisins. Une bonne analyse préalable permet d'en tenir compte.
L'auto-ombrage, résultant des interactions entre les rangées de modules. Un espacement et une inclinaison adéquats permettent de le minimiser.
Lors de la conception d'un système solaire, il est crucial de réaliser une analyse d'ombrage précise. Des équations permettent de quantifier l'ombrage et de prédire le rendement de l'installation en fonction de la course du soleil tout au long de l'année.
Des outils modernes de conception assistée par ordinateur permettent de modéliser votre toiture en 3D et d'intégrer tous les éléments susceptibles de générer de l'ombre : cheminées, fenêtres de toit, ventouses, mais aussi arbres, immeubles adjacents, etc.
Des algorithmes calculent alors le taux d'ombrage pour chaque module et pour chaque heure de l'année. Grâce à ces données, il est possible de créer une heat map de votre toiture, c'est-à-dire une cartographie des zones les plus ensoleillées.
Les panneaux solaires sont alors positionnés de manière à maximiser leur exposition au soleil et à minimiser les pertes par ombrage.
Malgré une conception optimisée, il est souvent impossible d'éliminer complètement l'ombrage, notamment en milieu urbain. Heureusement, l'industrie solaire a développé des solutions techniques pour en atténuer l'impact.
Ce sont de petits composants électroniques intégrés aux modules. Lorsqu'une cellule est ombrée, ils permettent au courant de la contourner, évitant ainsi qu'elle ne pénalise toute la chaîne. Chaque panneau est généralement équipé de 2 ou 3 diodes, divisant sa surface en autant de zones indépendantes.
Alors qu'un onduleur central unique traite toute la production photovoltaïque, la technologie micro-onduleur permet d'équiper individuellement chaque panneau. Ainsi, les performances de chacun sont optimisées et l'impact d'un ombrage localisé est contenu. Cette architecture décentralisée offre aussi une meilleure fiabilité et facilite la maintenance.
En optimisant la disposition des panneaux par rangées parallèles, on limite leur auto-ombrage tout en maximisant la densité de puissance. L'inclinaison est calculée pour capter un maximum de lumière en hiver sans trop dégrader les performances estivales.
Les experts Rénovation Globale Énergies analysent finement l'ombrage lors de la conception de votre installation solaire.
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