Rendement et rentabilité des panneaux solaires photovoltaïques

Mis à jour le 29/04/2024

Est-il intéressant d’investir dans des panneaux photovoltaïques ? Quelle quantité d'énergie électrique produisent des panneaux solaires photovoltaïques ?  Pour répondre à ces questions, il faut prendre en compte un certain nombre de critères tels que la surface des panneaux, la capacité de production des panneaux solaires ou la région et localisation de votre bâtiment. La durée d’amortissement, 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. Dans une période où le prix de l'électricité augmente, devenir plus indépendant énergétiquement devient nécessaire ! 


Comment calculer la rentabilité et le rendement des panneaux photovoltaïques ?

Bien que la puissance d'un panneau solaire par m² peut être similaire, celui-ci peut avoir des rendements différents et une production annuelle en énergie électrique tout autant divergente. 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 toiture ou sur ombrières photovoltaïques au sein de votre parking, vous pouvez nous contacter.

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 ne sont pas égales. D’après l’ADEME :

 

  • Les panneaux solaires pourvus de cellules en silicium monocristallin présentent un rendement moyen de 20% (pouvant aller jusqu'à 25%). 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.

panneaux-monocristallins-photovoltaiques

Un cas concret de calcul du rendement (production d'un panneau solaire par m²)

Prenons un panneau type monocristallin avec un rendement autour de 24%. En conditions d’essai, pour un rayonnement lumineux de 1000W/m², le panneau va produire 1000*24% soit 240Wc/m². La dimension du panneau étant de 1,67 m² :

Sa puissance nominale sera donc 240 x 1,67 = 400Wc (environ)

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 1247 panneaux solaires soit 1247 x 1.67 = 2083 m² de surface totale environ avec un rendement de 24%. La puissance théorique de l’installation est de : 1247 x 1,67m² x 240Wc/m²= 499.8 kWc

Puissance panneau photovoltaique

 

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

Puissance (kWc)

36 

100

200

300

400

500

Nombre de panneaux (si 400 Wc exactement)

90

250

500

750

1000

1250

Surface nécessaire approximative (m²)

150

418

835

1253

1670

2088

 

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 globalement entre 825 kWh par an et par kWc au nord de la France et 1 550 kWh par an et par kWc en Corse et sur la Côte d’Azur

Cependant, vivre dans le nord de la France ne doit pas freiner le projet de pose de panneaux solaires sur votre hangar, votre entrepôt ou autre, 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. 

Un exemple concret :

Prenons un bâtiment à Limoges. L'ensoleillement y est de 1114 kWh/kWc/an environ.

Dans le cas d'une orientation optimale, mon installation de 500kWc va donc produire 500 x 1114 = 557 000 kWh/an.

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 de 25 ans (c'est à dire une baisse annuelle moyenne de production des panneaux comprise entre 0% et -0,6% par an).

pproximation de l'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 d'une manière générale déconseillé d'orienter des panneaux solaires vers le Nord, sauf cas particulier.

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

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

Pour notre exemple ?

Admettons que votre bâtiment à Limoges ait une toiture classique orientée 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 500 kilowatt-crête sur une toiture classique orientée Sud Est à Limoges, on calcule donc une production annuelle de 600 000 x 0,945 = 567 000 kWh/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 l'orientation de votre toiture et où vos panneaux solaires sont installés, le rendement global peut varier :

  • Toiture inclinée à 35% orientée Sud (0° par rapport à l'axe plein SUD). Vous avez ici la meilleure disposition possible. Le rendement de votre installation environne les 100%.
  • Toiture orientée vers l'Ouest ou l'Est (90° ou -90° par rapport à l'axe plein SUD). Ici, le rendement reste encore bon, d'environ 79%. 
  • Toiture orientée vers le Nord (180° par rapport à l'axe plein SUD). Ici, le rendement est le moins bon et à éviter d'une manière générale. En effet, les rayons du soleil auront beaucoup plus de difficultés d'atteindre vos cellules solaires et votre rendement sera environnent les 55%.

Finalement, la recherche d'une orientation plein Sud ne doit pas être un critère absolu en soi. Pour de multiples raisons, des installations orientées de façon différente ont tout leur sens (par exemple pour "lisser" une production sur la journée, une installation orientée en partie à l'Est et en partie à l'Ouest sera préférable, au risque de perdre un petit peu de production à l'échelle d'une année complète).

D’autres critères sont à prendre en compte comme la température, l’inclinaison ou la quantité de panneaux installée.

Par ailleurs, l’entretien de votre installation est primordial pour le bon rendement de cette dernière. En effet, l’un des facteurs de baisse de productivité et efficacité des cellules photovoltaïques est la présence de saleté. Nous vous conseillons de faire nettoyer votre installation au minimum une fois par an par votre installateur.

 

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 idéalement de posséder de grandes surfaces afin d’assurer la rentabilité et le rendement de vos panneaux solaires.

 

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

Un mode de consommation de plus en plus plébiscité par les particuliers et les professionnels pour produire leur électricité, la consommer et revendre l'éventuel surplus à EDF OA. Cette solution est à privilégier si vos consommations sont importantes et si votre courbe de charge de consommation correspondent aux courbes de production électrique de votre installation.

Si vous choisissez l’autoconsommation, vous consommez l’électricité que vous produisez et donc utilisez moins d’énergie issue du réseau. Vous pouvez réduire votre facture, et bénéficier d'un revenu complémentaire lié à la revente du surplus.

  • L’autoconsommation totale

Ce type d’installation est le même que ci-dessus, mais n’est tout simplement pas relié au réseau. Si la production n’est pas intégralement autoconsommée ou stockée, elle est alors perdue

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 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 évoluent tous les trimestres, les tarifs en vigueur jusqu'au 30 avril 2024 sont : 

Recapitulatif du montant des tarifs de rachat en revente totale en 2023-2024:

Puissance installée

01/08/23 au 31/10/23

01/11/23 au 31/01/24

01/02/2024 au 30/04/24

01/05/2024 au 31/07/24

≤ 3 kWc

20.77

17.35

16.57

14.30

≤ 9 kWc

17.65

14.74

14.09

12.15

≤ 36 kWc

14.41

13.82

13.63

13.55

≤ 100 kWc

12.53

12.02

11.85

11.78

≤ 500 kWc

Si MES entre le 01/08/2023 et le 31/10/2023 : 12.77

Si MES entre le 01/11/2023 et le 31/01/2024 : 12.77*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 01/02/2024 : 12.77*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/11/2023 et le 31/01/2024 : 12.08

Si MES entre le 01/02/2023 et le 31/04/2024 : 12.08*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 01/05/2024 : 12.08*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/02/2024 et le 30/04/2024 : 11.71

Si MES entre le 01/05/2023 et le 31/07/2024 : 11.71*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 31/07/2024 : 11.71*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/05/2024 et le 31/07/2024 : 11.41

Si MES entre le 01/08/2023 et le 31/10/2024 : 11.41*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 31/10/2024 : 11.41*indexé sur le trimestre d'après

*Les tarifs d'achat d'électricité sont exprimés en centime d'euro du kilowattheure (c€/kW) ** MES : Mise en service

Lorsque vous produisez votre énergie avec des panneaux solaires, il est possible que vous ayez du surplus. L’excédent d’électricité peut être revendu 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 :

Recapitulatif du montant des taris de rachat en revente de surplus en 2024 :

Puissance installée

Tarif de rachat en revente partielle (05/23 au 07/23)

Tarif de rachat en revente partielle (08/23 au 10/24) 

Tarif de rachat en revente partielle (02/24 au 04/24) 

Tarif de rachat en revente partielle (05/23 au 07/23)  

≤ 3 kWc

13.39 13.00 12.97

13.01

≤ 9 kWc

≤ 36 kWc

8.03 7.80 7.78

7.81

≤ 100 kWc

≤ 500kWc

Si MES entre le 01/08/2023 et le 31/10/2023 : 12.77

Si MES entre le 01/11/2023 et le 31/01/2024 : 12.77*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 01/02/2024 : 12.77*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/11/2023 et le 31/01/2024 : 12.08

Si MES entre le 01/02/2023 et le 31/04/2024 : 12.08*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 01/05/2024 : 12.08*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/02/2024 et le 30/04/2024 : 11.71

Si MES entre le 01/05/2023 et le 31/07/2024 : 11.71*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 31/07/2024 : 11.71*indexé sur le trimestre d'après

Si MES entre le 01/05/2024 et le 31/07/2024 : 11.41

Si MES entre le 01/08/2023 et le 31/10/2024 : 11.41*indexé sur le trimestre suivant

Si MES après 31/10/2024 : 11.41*indexé sur le trimestre d'après

*Les tarifs d'achat d'électricité sont exprimés en centime d'euro du kilowattheure (c€/kW)** MES : Mise en service


Pour y avoir accès, votre installation doit être effectuée par un installateur RGE et qualifié (« 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.

Mise à jour chaque trimestre, la prime à l'autoconsommation est la suivante : 

Puissance installée

Prime à l’autoconsommation (€/kWc)

≤ 3 kWc

300

≤ 9 kWc

230

≤ 36 kWc

200

≤ 100 kWc

100

 
Aides financières - exemples selon la puissance d'installation
 

Puissance installée

Aide financière totale

3 kWc

3 kWc x 300 €/kWc = 900 €

9 kWc

9 kWc x 230 €/kWc = 2 070 €

36 kWc

36 kWc x 200 €/kWc = 7 200 €

100 kWc

100 kWc x 100 €/kWc = 10 000 €

 

Le coût d’installation : Combien coûte la pose de panneaux solaires ? 

Les coûts moyens d'installation pour des installations professionnels peuvent varier. Les différents facteurs qui peuvent faire varier un bon de commande sont les suivants : 

  • Taille de l'installation / nombre de panneaux 
  • Matériels utilisés (modules photovoltaïques, câblage, onduleurs, rails..) 
  • Coût du raccordement (plus ou moins important selon la distance en mètre linéaire entre l'installation et le point de raccodement et en fonction de la complexité des travaux à entreprendre).

Déterminer la rentabilité 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.

 

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

  • La puissance théorique d’une installation solaire est soumise à de nombreux facteurs déterminants.

  • Vous pouvez revendre, en totalité ou en partie, l’électricité produite.

  • Le tarif de rachat de l’électricité évolue chaque trimestre. En revanche, une fois votre dossier déposé chez ENEDIS par votre installateur, il sera figé pendant 20 ans, vous offrant ainsi de la prévisibilité sur vos revenus.

  • Généralement une installation solaire est rentable en quelques années.

  • L'autoconsommation devient de plus en plus intéressante avec le prix de l'électricité qui augmente.

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