Rendement et rentabilité des panneaux solaires photovoltaïques

Mis à jour le 30/08/2021

Est-il intéressant d’investir dans des panneaux photovoltaïques ? Pour répondre à cette question, il faut prendre en compte un certain nombre de critères tels que la surface des panneaux ou la région d’habitation. La durée d’amortissement, variable selon les aides financières, ou les tarifs de rachat de l’électricité pèsent aussi dans la balance. Butagaz vous accompagne dans le déchiffrage de la rentabilité des panneaux solaires et vous aide à prendre une décision avec plus de visibilité.


Comment calculer la rentabilité et le rendement des panneaux photovoltaïques ?

Prenons l’exemple d’un m² de panneau solaire éclairé par une lumière d’une puissance fixe de 700 W.  Avec un rendement de 11%, le m² de panneau solaire va générer 700W x 11% = 77W. Le rendement  des panneaux solaires, c’est en fait le pourcentage que représente la puissance produite par le panneau solaire par rapport à la puissance captée.  


Cependant, pour avoir une idée du rendement et de la rentabilité des panneaux solaires photovoltaïques, il faut prendre en compte un certain nombre de critères. Pour connaitre la rentabilité d'une installation solaire sur votre toit, vous pouvez faire une simulation sur notre site.

 

Le type de cellules photovoltaïques

Trois types de cellules photovoltaïques sont utilisés dans la fabrication des panneaux solaires. Selon le mode de fabrication et le type de cellules, le rendement et la rentabilité des panneaux solaires (exprimée en kilowatt-crête) ne sont pas égales. D’après l’ADEME :

 

  • Les panneaux solaires pourvus de cellules en silicium monocristallin présentent un rendement moyen de 20 %. Les panneaux solaires monocristallins sont fabriqués à base d’un seul cristal de silicium ;

  • Les panneaux solaires pourvus de cellules en silicium polycristallin ont un rendement oscillant entre 13 et 15 %. Les panneaux solaires polycristallins sont fabriqués avec plusieurs cristaux juxtaposés ;

  • Les panneaux solaires à base de silicium amorphe présentent le plus petit rendement, entre 6 et 9 %. Les panneaux solaires amorphes sont conçus avec 1 % de silicium déposé sur un matériau amorphe.

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Un cas concret de calcul du rendement

Prenons un panneau type de l’offre Butagaz. C’est un panneau monocristallin haute-qualité, son rendement est autour de 19,8% et sa puissance est de 330Wc. En conditions d’essai standards, pour un rayonnement lumineux de 1000W/m², le panneau va produire 198W/m². La dimension du panneau est de 1,67 m².

Sa puissance nominale est donc 198 x 1,67 = 330Wc

 

Rendement des cellules photovoltaïques

 

Cellules photovoltaïques

Rendement 

Silicium monocristallin

20%

Silicium polycristallin

13% à 15%

Silicium amorphe

6% à 9%

 

 

La surface totale des panneaux solaires
 

Critère important lorsqu’on évoque le rendement des panneaux solaires, la surface totale de ces derniers. En effet, la surface permet de déterminer la puissance (exprimée en kilowatt-crête - kWc) théorique de l’installation. D’où la nécessaire étape de déterminer vos besoins en énergie avec un professionnel qualifié.

 

 Pour vous faire une idée plus précise

Prenons une installation de 9 panneaux solaires type de l’offre Butagaz soit 9 x 1.67 = 15,03 m² de surface totale avec un rendement de 19,8%. La puissance théorique de l’installation est de : 9 x 1,67m² x 198Wc/m²= 3kWc

 

Combien de panneaux pour 3 kW crète ?

 

 

Puissance

1,8 kWc

2,1 kWc

2,4 kWc

2,7 kWc

3 kWc

Nombre panneaux (si 300 Wc)

6 panneaux

7 panneaux

8 panneaux

9 panneaux

10 panneaux

Surface approximative nécessaire

11 m²

12 m²

14 m²

16 m²

17 m²

Note : pour le calcul du nombre de panneaux solaires ainsi que de la surface, les résultats sont arrondis à l’unité supérieure

 

Schéma calcul de la puissance théorique du panneau solaire

 

 

Combien de panneaux pour 9 kW crète ?

 

Puissance

6,3 kWc

6,6 kWc

6,9 kWc

7,2 kWc

7,5 kWc

7,8 kWc

8,1 kWc

8,4 kWc

8,7 kWc

9 kWc

Nombre de panneaux

21 panneaux

22 panneaux

23 panneaux

24 panneaux

25 panneaux

26 panneaux

27 panneaux

28 panneaux

29 panneaux

30 panneaux

Surface nécessaire

36 m²

38 m²

40 m²

41 m²

43 m²

45 m²

46 m²

48 m² 

50 m²

51 m²

Note : pour le calcul du nombre de panneaux solaires ainsi que de la surface, les résultats sont arrondis à l'unité supérieure

 

Combien de panneaux solaires pour 36 kWc, 100 kWc, 200 kWc, 300 kWc, 400 kWc et 500 kWc ?

 

Puissance

36

kWc

100

kWc

200

kWc

300

kWc

400

kWc

500

kWc

Nombre de panneaux

120 panneaux

334 panneaux

667 panneaux

1000 panneaux

1334 panneaux

1667 panneaux

Surface nécessaire

204 m²

568 m²

1134 m²

1700 m²

2268 m²

2834 m²

 

 

 

 

La situation géographique et le taux d’ensoleillement 

Autre critère à prendre en compte, votre région géographique et son taux d’ensoleillement (exprimé en kilowattheure (kWh) par kWc par an). Cet ensoleillement influe la production d’électricité (exprimée en kilowattheure (kWh) par kWc).  Une moyenne a été faite, dans des conditions optimales, sur le territoire français. La performance oscille entre 825 kWh par an et par kWc au nord de Paris et 1 425 kWh par an et par kWc en Corse et sur la Côte d’Azur.

 

Carte ensoleillement Kwh Kwc

 

Cependant, vivre dans le nord de la France ne doit pas freiner le projet de pose de panneaux solaires, car la production d’électricité grâce à l’énergie solaire est pertinente partout en France. La rentabilité peut être estimée différemment selon l’inclinaison et l’orientation de la toiture : deux points clés qui seront bien appréhendés par le professionnel que vous choisirez pour ce projet. Vous pouvez faire une estimation précise avec votre adresse sur notre simulateur.

Un exemple concret :

Prenons une maison particulière à Limoges. L’ensoleillement y est de 18% en dessous de la moyenne nationale. Le taux d’ensoleillement y est de 1150 kWh/kWc/an.

Mon installation de 3kWc va donc produire 3 x 1150 = 3450 kWh/an dans une situation idéale.

A noter que du fait de l'usure des panneaux, une installation peut subir une baisse de productivité des panneaux solaires d'environ -0,5%/an.

Par ailleurs, la plupart des fabricants garantissent une performance d'au moins 85% au bout e 25 ans (c'est à dire une baisse annuelle moyenne de production des panneaux comprise entre 0% et -0,6% par an).

 

Efficience Installation Solaire

 

Inclinaison \ Orientation

Sud Sud-Est Est Nord-Est Nord

87%

87% 87% 87% 87%

35°

100% 94% 79% 62% 55%

45°

98% 92% 75% 54% 45%

60°

92% 86% 68% 46% 34%

90°

67% 63% 51% 34% 25%

 

L’efficience de l’installation 

Selon votre zone géographique, le rendement énergétique d’une installation peut changer du tout au tout. En effet, l'irradiation des rayons du soleil ne sera pas la même partout.

L’efficience de l’installation c’est la mise en relation entre l’orientation et l’inclinaison de votre toit. Elle traduit combien de temps dans la journée vos panneaux sont exposés directement ou au contraire dans l’ombre par rapport au soleil. Autrement dit, à quel point les rayons du soleil touchent directement le panneau.

Un toit classique optimal est orienté plein Sud avec une inclinaison de 35% par rapport à l'horizontal. S'il peut être pertinent de positionner des panneaux solaires orientés vers l'Est ou l'Ouest, il est très fortement déconseillé d'orienter des panneaux solaires vers le Nord.

Selon le lieu géographique, plus le toit sur lequel vous voulez mettre vos panneaux est aligné avec l’axe sud, plus votre installation sera rentable. Ça devient plus technique !! Pour en savoir davantage sur votre installation, vous pouvez faire une estimation en ligne et obtenir votre rapport détaillé.

Production annuelle = Puissance de l’installation x taux d’ensoleillement x efficience de l’installation

 

Pour notre exemple ?

Admettons que la maison à Limoges ait un toit classique orienté Sud-Est (45° par rapport à l’axe plein SUD) et une inclinaison de 35° par rapport à l'horizontal. L’efficience de votre installation sera alors de 94,5%. Avec une orientation "plein Est" ou "plein Ouest", l’efficience serait de 80%.

Avec une installation de 3kWc sur un toit classique orienté Sud Est à Limoges, on calcule donc une production annuelle de 3450 x 0,945 = 3260kWh/an

A noter que les panneaux orientés plus à l'Est auront tendance à plus produire le matin, et inversement pour les panneaux orientés à l'Ouest.

Selon la manière dont vos panneaux solaires sont installés, le rendement global peut varier :

  1. l’intégration au bâti (IA) : vos panneaux son intégré au toit de votre maison et finissent par le remplacer. Cette méthode est la plus compliquée et demande l’intervention de professionnels qualifiés.

  2. la pose en surimposition : Des panneaux sont posés en surimposition sur votre toiture grâce à un système de rails

  3. l’intégration simplifiée au bâti : Les panneaux remplacent certaines zones de votre toiture, mais ils sont positionnés en parallèle à celle-ci : installation bi-couches.

Dans ces trois cas de figure, la quantité de panneaux posée ne change pas et la puissance en kilowatt-crête de votre installation non plus. D’autres critères sont à prendre en compte comme la température, l’inclinaison ou la quantité de panneaux installée. Vous trouverez plus d’informations sur ces critères ici.

Quels sont les facteurs de perte de rendement énergétique ?

Tout comme il existe des conditions optimales à la rentabilité de vos panneaux solaires, il existe également des facteurs et obstacles à la productivité et efficacité des cellules photovoltaïques.

  • Le premier facteur est la présence d'ombrages ou de saleté sur vos panneaux solaires. Pour un rendement global optimal, vos panneaux doivent être en mesure de capter le rayonnement du soleil.
  • Le second facteur auquel il faut penser avant l'installation est l'orientation de vos panneaux. Par exemple, des panneaux orientés ouest auront un rendement inférieur à des panneaux avec une orientation plein sud.
  • Enfin, la zone géographique est également un facteur de rendement pris en compte avant l'installation de vos panneaux. Par exemple, une installation à Lille subira des pertes énergétiques par rapport à une installation solaire à Nice. En effet, le taux d'ensoleillement moyen à l'année est bien plus élevé dans le Sud de la France que dans le Nord. La production photovoltaïque est ainsi plus élevée dans le Sud.

Quelle est la rentabilité et le rendement des panneaux solaires ?


Entre les coûts d’installation et le mode d’exploitation de l’électricité produite, il est préférable de calculer la rentabilité de vos panneaux solaires et leur rentabilité et ainsi la durée d’amortissement à prévoir.

 

Autoconsommation ou revente ?

La production d’électricité par l’énergie solaire a permis de faire émerger trois principaux modes d’exploitation :

 

  • La revente totale de l’énergie produite

Dans ce cadre, vous souscrivez un contrat d’approvisionnement de 20 ans avec EDF OA, mandaté par l’État pour cette mission, sur la base de tarifs fixés par les pouvoirs publics. Opter pour la revente totale demande de posséder de grandes surfaces (plus de 100 m²) afin d’assurer la rentabilité et le rendemement de vos panneaux solaires.

 

  • L’autoconsommation totale

Ce mode d’exploitation est possible depuis 2017, mais sous certaines conditions, comme celles d’avoir une installation de moins de 3 kWc, de n’être raccordé à aucun réseau et de signer une convention d’autoconsommation avec le fournisseur choisi.

 

  • L’autoconsommation partielle avec la revente du surplus d’électricité

Un mode de consommation de plus en plus plébiscité par les particuliers qui possèdent une surface de production plus modeste, mais suffisante, pour produire leur électricité, la consommer et revendre le surplus à EDF OA.

Si vous choisissez l’autoconsommation, vous consommez l’électricité que vous produisez et donc utilisez moins d’énergie issue du réseau. Vous pouvez réduire en moyenne entre 20 et 40% de votre facture, et de bénéficier d'un revenu complémentaire lié à la revente du surplus, de ce fait, vous rentabilisez déjà votre installation solaire !

Les facteurs à considérer avant une installation de panneaux solaires

 

 

Quel tarif de rachat de l'énergie solaire ?

Si vous choisissez la revente totale de votre énergie, vous bénéficiez d'un prix fixe, subventionné par l'Etat et garanti 20 ans. Le tarif d'achat dépend de la puissance que vous installez. Dans le cas de la revente totale d’électricité, les tarifs de rachat du kWh par EDF au 1er Juillet 2021 sont les suivants :

Puissance installée

Tarif de rachat en revente totale (c€/kWh)

3 kWc

17,79

9 kWc

15,12

36 kWc

10,95

100 kWc

9,52


Lorsque vous produisez votre énergie avec des panneaux solaires, il est possible que vous ayez du surplus. L’excédent d’électricité peut être revenu à EDF Obligation d’achat (EDF OA) puis envoyé sur le réseau public.

Dans le cas de la revente du surplus d’électricité, les tarifs* d’achat du kWh par EDF, sur la même période, sont de :

 

Puissance installée

Tarif de rachat en revente partielle (c€/kWh)

3 kWc

10

9 kWc

36 kWc

6

100 kWc


Votre installation doit être effectuée par un installateur RGE (« Reconnu Garant de l’Environnement »). Ce tarif de rachat d’électricité reste fixe sur 20 ans. De plus, l’Etat a mis en place des aides pour améliorer la rentabilité des installations solaires. Cette prime dépend de la puissance totale installée pour votre installation. Pour obtenir cette aide, vous devez respecter certaines conditions :

  • Vous avez choisi comme mode d’exploitation l’autoconsommation avec revente de surplus,

  • L’installation solaire se doit d’être : soit installée parallèlement à votre toiture soit installée sur une toiture plate soit de remplir une fonction d’allège.

 

Puissance installée

Prime à l’autoconsommation (€/kWc)

3 kWc

380

9 kWc

280

36 kWc

160

100 kWc

80

 

 

Aides financières - exemples selon la puissance d'installation

 

Puissance installée

Aide financière totale

3 kWc

3 kWc x 380 €/kWc = 1 140 €
6 kWc 6 kWc x 380 €/kWc = 2 280 €
9 kWc 9 kWc x 280 €/kWc = 2 520 €
36 kWc 36 kWc x 160 €/kWc = 5 760 €

 

 

Le coût d’installation

L’investissement de départ dépend de plusieurs paramètres dont la surface et la puissance souscrites. Mais pas seulement. Le type de pose compte également. Une intégration au bâti revient plus cher qu’une pose en surimposition ou une pose au sol.

 

Les différentes aides financières peuvent aussi vous aider à amortir plus vite l’installation de vos panneaux photovoltaïques. PTZ, TVA réduite, aides de l’État ou des collectivités, primes de fournisseurs d’énergie, ces coups de pouce sont les bienvenus. À ce titre, une prime d’investissement peut vous être allouée dans le cadre de l’autoconsommation. Elle est soumise à condition, mais est intéressante selon la puissance de votre installation.

 

Les coûts moyens relevés :

  • Pour une puissance installée entre 1 et 3 kWc, comptez 6 000 à 9 000 € hors aides et donc environ 8 000 € pour une puissance de 3 kWc, aides déduites.

  • Pour une puissance installée de 6 kWc, comptez entre 12 000 et 16 000 €, aides déduites.

  • Avec une puissance atteignant 9 kWc, entre 17 000 et 21000 €, mais cela répondra aussi aux besoins en énergie et donc en production d’électricité trois fois plus importante, aides financières à déduires.

 

Les coûts d'une installation photovoltaïque

 

Les frais à payer après installation des panneaux photovoltaïques

Après avoir installé vos panneaux solaires, vous avez des coûts supplémentaires à prendre en compte pour vous assurer la continuation d’une bonne production d’énergie solaire ainsi qu’une bonne rentabilité des panneaux solaires.

Lorsque vous faîtes de l’autoconsommation avec vente de surplus ou de la vente totale, vous devez chaque année payer le TURPE (Tarif d’Utilisation des Réseaux Publics d’Electricité). C’est une taxe d’utilisation finançant les gestionnaires du réseau. Le tarif est de 25,06 € pour l’autoconsommation avec revente de surplus et de 46,62€ pour la revente totale.

Pour les puissances inférieures à 3 kWc, les revenus issus de la vente de votre électricité sont exonérés d’impôt sur le revenu, de la Contribution Sociale Généralisée, et des autres différents prélèvements sociaux.

Pour que votre installation fonctionne convenablement, il est indispensable d’avoir un bon onduleur. La durée de vie de celui-ci est de dix ans et il faudra prévoir de le changer. Le prix d’un onduleur varie entre 1 000 € et 2 000 €.

 


Déterminer la rentabilité et le rendement d'une installation de panneaux solaires dépend de trois estimations clés :

  • Le coût d’installation des panneaux solaires.

  • La production annuelle en kWh.

  • Le revenu annuel généré grâce aux panneaux et les potentielles économies sur la facture d’énergie.

 

L’installation de panneaux solaires photovoltaïques est un projet motivant. Pour sa totale réussite, certains points et règles doivent être observés : le dimensionnement en tout premier lieu, car il détermine les besoins et donc la production ; ainsi qu’un accompagnement par un professionnel qualifié.

Pour vous donner une première idée de la rentabilité et du rendement de votre toiture, nous vous conseillons de faire une première simulation gratuite sur notre site avec le simulateur. Grâce à Butagaz, vous avez accès à de nombreux artisans qualifiés et nous vous aidons à choisir le bon professionnel pour vos travaux. Rassuré, vous pourrez amorcer votre projet en toute sérénité.


 

Puissance théorique d'une installation solaire - Les facteurs à considérer avant l'installation solaire - testez votre éligibilité aux panneaux solaires - Les primes à l'autoconsommations dont vous pouvez bénéficier

Les points-clés à retenir concernant la rentabilité et le rendement des panneaux solaires :

  • La puissance théorique d’un panneau solaire est soumise à de nombreux facteurs déterminants.

  • Les particuliers peuvent désormais revendre, en totalité ou en partie, l’électricité produite dans le cadre de l’autoconsommation.

  • Le tarif de rachat de l’électricité évolue chaque année. En revanche, une fois votre installation effectuée, il sera figé pendant 20 ans, vous offrant ainsi de la prévisibilité sur vos revenus.

  • Généralement une installation solaire est rentable en une douzaine d’années.

  • Vous pouvez déjà avoir une idée de la rentabilité et du rendement de votre projet avec l’utilisation de notre simulateur solaire

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