Il fait beau, il fait chaud et vous êtes propriétaire d’une installation photovoltaïque. Vous vous dites alors que votre production d’électricité renouvelable sera à son maximum. Et pourtant !
En effet, vague de chaleur et panneaux photovoltaïques ne font pas bon ménage. Dans quelle mesure la température influence-t-elle la production des panneaux solaires ? Explications !
Rendement avez-vous dit ?
Le rendement d’un panneau solaire désigne l’efficacité de ce dernier à convertir la lumière du soleil en électricité. Pour des panneaux solaires modernes, il est typiquement de 15 à 24%. Différents facteurs l’influencent directement comme : l’orientation, l’inclinaison ou encore l’âge des panneaux. Mais facteur moins connu, la température interne des panneaux agit, elle aussi, sur leur rendement.
Celle-ci impacte les propriétés des semi-conducteurs qui les composent, ce qui a pour conséquence de diminuer la capacité à générer de l’électricité lorsque la température augmente. Il est communément estimé que l’efficacité d’un panneau photovoltaïque chute de 0.3 à 0.5% pour chaque degré Celsius au-delà de la température d’opération idéale : 25°C. Par exemple, par une chaude journée d’été peu venteuse, la température des panneaux peut atteindre 70°C, soit 45°C au-dessus de la température idéale de fonctionnement. Cela implique une chute du rendement pouvant aller jusqu’à 22,5%.
Soulignons que les hautes températures, qui impactent certes négativement le rendement des panneaux, ne sont pas néfastes à long terme car ceux-ci sont conçus pour fonctionner confortablement à des températures allant jusqu’à 85°C.
Comment refroidir les panneaux solaires ?
Différentes solutions existent pour limiter la surchauffe des panneaux. Premièrement, il est important de laisser suffisamment d’espace entre les panneaux et leur support pour permettre à l’air de circuler naturellement et de les refroidir.
En cas de besoin, des revêtements réfléchissants ou des dissipateurs de chaleur permettent d’améliorer les performances de refroidissement de manière passive, c’est-à-dire sans consommer d’énergie durant leur utilisation.
Dans des cas extrêmes, des techniques de refroidissement actif par air, liquide, ou effet thermoélectrique peuvent être utilisées. Ces systèmes, énergivores, ont un coût d’installation non négligeable et ne seront rentables que si le rendement amélioré des panneaux permet de dépasser les coûts associés au système de refroidissement.
Mise en situation
Pour illustrer l’effet de la chaleur sur la productivité électrique, nous avons simulé une installation photovoltaïque d’1kWc en utilisant pvlib (simulateur open-source) avec les données météorologiques du 12 juin 2023 (source : données Solcast), journée durant laquelle la température en Belgique a atteint les 30°C et la couverture nuageuse était très faible.
Partons de la température de base, 30°C (courbe de production en bleu dans le graphique ci-dessous), et faisons la grimper à 40°C (courbe de production orange). On observe que pour la simulation à 40°C le pic de production est diminué de 5,67% et la production totale journalière également.
Et si on augmentait la vitesse du vent maintenant ? Car oui, elle influe sur le refroidissement naturel de la surface des panneaux. La journée du 12 juin a connu un vent oscillant entre 2 et 13 km/h. Que se passe-t-il si on en triple la vitesse et qu’elle atteint près de 40 km/h ? Elle permet d’obtenir un pic de production augmenté de 3,7% (courbe orange dans le graphique ci-dessous), et une production journalière totale de 2,7%.
Afin de comprendre l’influence cumulée de la température ambiante et du vent, le tableau ci-dessous reprend la différence de productivité journalière totale, exprimée en pourcentage par rapport au cas médian (20°C, 24 km/h). On constate des variations allant, pour les cas extrêmes, de -23,5% à +17% !
Attention, ces illustrations sont le résultat de simulations et leur précision dépend de la qualité des modèles utilisés.