Panneaux solaires bifaciaux verticaux - production d'énergie pour différents lieux et latitudes
- Trygve Mongstad
- il y a 1 jour
- 8 min de lecture
Quelle quantité d'énergie produisent les panneaux solaires verticaux ?
La production annuelle des panneaux solaires verticaux dépend fortement de leur emplacement. L'ensoleillement, la latitude, les conditions météorologiques, l'orientation et la réflectivité de la toiture influencent tous la quantité d'électricité produite par un système bifacial vertical au cours de l'année.
L'indicateur de comparaison le plus pertinent est le rendement spécifique annuel , exprimé en kilowattheures par kilowatt-crête installé, soit kWh/kWc. Un rendement spécifique de 900 kWh/kWc signifie qu'une installation solaire de 100 kWc devrait produire environ 90 000 kWh d'électricité en un an.
Il n'existe pas de réponse unique à la question de la quantité d'énergie produite par les panneaux solaires verticaux. Une même installation solaire verticale fournira un rendement annuel sensiblement différent à Tromsø, Londres, New York ou Doha, car le potentiel solaire et la répartition de la lumière du soleil au cours de l'année varient.
Le portail VPV Yield présente des simulations de rendement annuel spécifique pour un nombre croissant de villes et de sites à travers le monde. Ces résultats, basés sur le modèle de rendement énergétique Over Easy Solar, permettent de comparer les performances des panneaux solaires verticaux grâce à des hypothèses système cohérentes.
Cet article présente une sélection représentative de sites issus du portail. Pour chaque site, il indique le rendement annuel simulé d'une installation Over Easy Solar non ombragée, selon deux scénarios de toiture :
Faible albédo (0,05) , représentant une surface très sombre et faiblement réfléchissante
Albédo élevé (0,70) , représentant une surface très blanche ou réfléchissante
L'albédo décrit la proportion de rayonnement solaire incident réfléchie par une surface. Le choix de ces deux valeurs extrêmes permet de définir la plage typique de rendement énergétique attendu d'un système solaire vertical bien conçu, compte tenu des emplacements. Le rayonnement réfléchi par le toit peut avoir un impact significatif sur la production annuelle.
Les chiffres présentés dans cet article décrivent la production annuelle d'électricité par rapport à la capacité installée. Il ne faut pas les confondre avec le rendement des modules solaires, qui décrit l'efficacité avec laquelle un module convertit la lumière solaire qu'il reçoit en électricité. Lorsqu'on recherche le rendement, la production ou les performances de panneaux solaires verticaux, on s'intéresse généralement en fait à la production annuelle en kWh/kWc plutôt qu'au rendement théorique des cellules solaires mesuré en laboratoire.
Rendement des panneaux solaires verticaux selon leur emplacement - du nord au sud
Le tableau ci-dessous compare le rendement spécifique annuel modélisé d'une installation Over Easy Solar non ombragée dans 15 sites représentatifs. Tous les sites utilisent la même configuration système, avec des modules bifaciaux verticaux orientés est-ouest et une bifacialité de 95 %. Ainsi, l'influence du site et de la réflectivité du toit peut être comparée de manière cohérente.
Les chiffres indiqués correspondent au rendement spécifique annuel en kWh/kWc , arrondi au kWh/kWc le plus proche. Il s'agit de résultats modélisés, et non de garanties de production ni de données réelles. Pour une analyse plus approfondie des données et des facteurs influençant le rendement énergétique, ainsi que pour une comparaison des données provenant de différents sites, veuillez consulter l'article sur le rendement de l'énergie solaire verticale .
Emplacement | Latitude | Rendement annuel, faible albédo | Rendement annuel, albédo élevé |
Tromsø, Norvège | 69,65° N | 648 kWh/kWp | 781 kWh/kWp |
Oslo, Norvège | 59,91° N | 748 kWh/kWp | 939 kWh/kWp |
Copenhague, Danemark | 55,68° N | 819 kWh/kWp | 1 038 kWh/kWp |
Berlin, Allemagne | 52,52° N | 834 kWh/kWp | 1 063 kWh/kWp |
Londres, Royaume-Uni | 51,51° N | 807 kWh/kWp | 1 028 kWh/kWp |
Paris, France | 48,86° N | 903 kWh/kWp | 1 158 kWh/kWp |
Zurich, Suisse | 47,38° N | 896 kWh/kWp | 1 161 kWh/kWp |
New York, États-Unis | 40,71° N | 1 045 kWh/kWp | 1 372 kWh/kWp |
Madrid, Espagne | 40,42° N | 1 212 kWh/kWp | 1 584 kWh/kWp |
San Francisco, États-Unis | 37,77° N | 1 273 kWh/kWp | 1 676 kWh/kWp |
Tokyo, Japon | 35,68° N | 949 kWh/kWp | 1 252 kWh/kWp |
Doha, Qatar | 25,29° N | 1 241 kWh/kWp | 1 710 kWh/kWp |
Accra, Ghana | 5,60° N | 1 239 kWh/kWp | 1 712 kWh/kWp |
Sydney, Australie | 33,87° S | 1 155 kWh/kWp | 1 522 kWh/kWp |
Le Cap, Afrique du Sud | 33,92° S | 1 293 kWh/kWp | 1 714 kWh/kWp |
Tromsø bénéficie d'un ensoleillement optimal pour les panneaux verticaux pendant une partie de l'année, mais son faible rayonnement hivernal réduit la production annuelle totale. Des villes comme Madrid, Doha, Accra et Le Cap reçoivent beaucoup plus d'énergie solaire tout au long de l'année et atteignent par conséquent des rendements annuels spécifiques modélisés plus élevés.
Le scénario d'albédo élevé augmente le rendement annuel simulé est-ouest d'environ 20 % à 40 % sur l'ensemble des sites du tableau. Cette comparaison repose volontairement sur deux valeurs d'albédo très éloignées afin d'illustrer l'étendue du potentiel. Les surfaces réelles se situent généralement entre ces deux scénarios.
Le tableau ne présente qu'une sélection représentative. Les résultats de rendement simulés pour d'autres villes et pays sont disponibles sur le portail de rendement VPV .
Production verticale d'énergie solaire tout au long de l'année - exemples de Tromsø, Londres, New York et Doha
La consommation annuelle en kWh/kWc est utile pour comparer les lieux, mais elle n'indique pas quand l'électricité est produite. Les profils de production mensuels de Tromsø, Londres, New York et Doha illustrent l'importance des variations saisonnières en fonction de la latitude et du climat.
Le graphique mensuel introduit également une seconde orientation. L'orientation est-ouest signifie que les deux faces des panneaux bifaciaux verticaux sont orientées est-ouest. L'orientation sud-nord signifie qu'elles sont orientées sud-nord.
L'orientation influe à la fois sur la production annuelle totale et sur le profil de production saisonnier. Dans les quatre exemples, la configuration sud-nord tend à concentrer la production durant les mois où l'ensoleillement est bas, tandis que la configuration est-ouest est généralement plus performante durant la période de fort ensoleillement. L'ampleur de cet effet dépend de la localisation, de l'albédo et de la géométrie du système.
Cet article utilise l'orientation est-ouest, la plus courante pour les panneaux solaires verticaux. Cependant, comme le montrent les données mensuelles, une orientation sud-nord peut offrir une production plus homogène sur l'ensemble de l'année, ce qui peut s'avérer utile. Pour une explication plus détaillée de l'orientation, de l'éclairement bifacial et des facteurs influençant le rendement des panneaux photovoltaïques verticaux, consultez l'article « Rendement énergétique des panneaux solaires bifaciaux à montage vertical ».
Profil de production journalière - exemples pour Tromsø, Londres, New York et Doha
Les panneaux solaires verticaux orientés est-ouest produisent généralement deux pics de production quotidiens : un le matin et un l’après-midi. Le graphique ci-dessous illustre la production moyenne modélisée pour chaque heure de la journée en juin.
Un albédo élevé accroît la production pendant une grande partie de la journée et atténue la baisse relative de la production en milieu de journée. Toutefois, le profil de production caractéristique du matin et de l'après-midi reste visible sur les quatre sites.
Ensemble, les résultats annuels, mensuels et horaires montrent trois aspects différents de la performance solaire verticale : la quantité d’électricité produite par le système au cours de l’année, la répartition de la production entre les saisons et les moments de production d’électricité pendant la journée.
L'énergie solaire verticale ne fonctionne-t-elle qu'aux hautes latitudes ?
Non. Les panneaux solaires verticaux peuvent produire une quantité importante d'électricité sous de nombreuses latitudes. Les hautes latitudes peuvent offrir des angles d'ensoleillement favorables aux modules verticaux pendant une partie de l'année, mais la latitude à elle seule ne détermine pas la production énergétique annuelle.
Cependant, plus on se déplace vers le sud, plus l'albédo de la surface joue un rôle important. La raison est simple : les régions plus au sud reçoivent souvent un rayonnement solaire beaucoup plus intense lorsque le soleil est haut dans le ciel, et la lumière diffusée par la surface devient alors prépondérante.
Comme indiqué dans un autre article , les résultats concrets obtenus dans des régions du sud comme Doha montrent que le rendement énergétique peut atteindre bien plus de 2000 kWh/kWc, soit plus que nos estimations basées sur la modélisation.
Les régions de haute latitude présentent des caractéristiques propices à l'énergie solaire verticale. Un faible ensoleillement peut y contribuer fortement au printemps, en automne, le matin et l'après-midi, et les régions septentrionales peuvent offrir des profils de production saisonniers ou journaliers intéressants. Toutefois, ces avantages ne doivent pas laisser croire que l'énergie solaire verticale est une technologie exclusivement réservée aux régions septentrionales.
L'énergie solaire verticale fonctionne aussi bien aux hautes qu'aux basses latitudes. Le rendement annuel dépend du contexte solaire global, incluant l'irradiation totale, la course du soleil, la nébulosité et l'albédo, et non de la seule latitude.
Le portail VPV Yield présente des résultats modélisés pour des régions allant de l'Europe du Nord au Moyen-Orient, en passant par l'Afrique, l'Asie, l'Australie et les Amériques.
Comment le modèle de simulation de rendement VPV a été développé
Les résultats affichés sur le portail VPV Yield sont générés à l'aide du modèle de simulation de rendement énergétique d'Over Easy Solar, développé en collaboration avec l' Institut de technologie énergétique (IFE) en Norvège. Ce modèle permet d'estimer les performances d'une installation Over Easy Solar donnée sous différentes conditions d'ensoleillement et climatiques.
Le modèle s'appuie sur des mesures issues de 13 installations de recherche et pilotes mises en place entre 2021 et 2023. Ces installations couvraient différentes localisations, surfaces de toiture, conditions d'albédo, orientations, espacements entre les rangées et géométries de systèmes. Sur plusieurs sites, l'irradiance solaire et la production électrique ont été mesurées.
Certaines installations de recherche ont été conçues comme des bancs d'essai flexibles. Cela a permis à Over Easy Solar de faire varier des paramètres tels que la réflectivité du toit, l'espacement et l'orientation des panneaux, et de comparer l'effet simulé avec les variations mesurées de la production d'énergie.
Cette base de mesure est importante car les systèmes bifaciaux verticaux ne peuvent être modélisés de manière fiable en ne considérant que l'irradiation directe sur le module. Le modèle doit également prendre en compte la lumière réfléchie, l'interaction entre les panneaux, la course du soleil, la géométrie du système de montage et les pertes du système.
Les résultats du portail offrent ainsi une base cohérente pour la comparaison des sites. Chaque site est simulé à l'aide de la même configuration et des mêmes hypothèses définies pour le système solaire Over Easy, ce qui permet d'isoler l'effet du climat, de la latitude et de la réflectivité de la surface.
Ces chiffres doivent être interprétés comme des estimations modélisées, et non comme des garanties de production ou des données définitives. Le rendement réel du projet est influencé par l'ombrage local, la géométrie du toit, les bâtiments environnants, la neige, l'encrassement, la conception électrique, la disponibilité du système et les variations météorologiques d'une année à l'autre.
Conclusion
Il n'existe pas de chiffre unique de rendement annuel pour les panneaux solaires verticaux. À configuration identique, la production modélisée varie considérablement d'un emplacement à l'autre, car l'irradiation solaire annuelle, la latitude, l'orientation/l'azimut, les conditions météorologiques et la réflectivité du toit influent toutes sur le résultat.
Les simulations montrent également que l'énergie solaire verticale n'est pas limitée aux régions septentrionales ou de haute latitude. Si les régions septentrionales peuvent bénéficier d'angles d'incidence solaire favorables pendant certaines périodes de l'année, les régions plus méridionales atteignent souvent un rendement spécifique annuel plus élevé car elles reçoivent globalement davantage d'énergie solaire. Dans les exemples modélisés, le rendement annuel est-ouest varie d'environ 650 kWh/kWc à Tromsø, où la surface est sombre, à près de 2 000 kWh/kWc dans les zones à fort ensoleillement et à surface très réfléchissante.
La comparaison la plus pertinente ne porte donc pas sur la viabilité du solaire vertical à une latitude donnée, mais sur les performances d'un système défini dans les conditions réelles d'un lieu. Le portail VPV Yield Portal a été conçu pour fournir des résultats modélisés pour un plus large éventail de villes et de pays, à partir d'hypothèses cohérentes.
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