De l’ombre sur les panneaux solaires ? Lumière sur les solutions pour optimiser la production d’énergie

L’ombre peut être un véritable casse-tête pour les propriétaires de panneaux photovoltaïques. Qu’elle soit partielle ou totale, elle impacte sans aucun doute la production solaire. Mais comment gérer efficacement cette situation ? Dans cet article, nous vous éclairons sur les solutions existantes pour optimiser l’exposition des panneaux, minimiser les inconvénients de l’ombrage et maximiser l’énergie produite, même dans des conditions ombragées.

Comprendre le fonctionnement des panneaux solaires

Les panneaux solaires, et plus précisément les panneaux photovoltaïques, convertissent la lumière du soleil en électricité grâce à des cellules photovoltaïques. Ces cellules, généralement connectées en série, réagissent à l’intensité de la lumière : plus celle-ci est forte, plus la production d’électricité est élevée. Au contraire, moins de lumière signifie moins d’électricité produite.

Dans le cas d’une ombre portée sur les panneaux, le résultat est que celle-ci réduit la quantité de lumière atteignant certaines cellules, affectant ainsi leur rendement.

Que se passe-t-il en cas d’ombre partielle ou totale sur les panneaux photovoltaïques ?

L’ombre, qu’elle soit partielle ou totale, influence la production d’énergie des panneaux photovoltaïques. En cas d’ombre partielle, une partie des rayons du soleil est encore en mesure d’atteindre les cellules, permettant une production d’énergie, bien que réduite. L’impact précis dépend de la densité et de l’étendue de l’ombre ainsi que de la durée pendant laquelle le panneau est ombragé. En cas d’ombrage total, le panneau ne reçoit aucun rayon solaire, ce qui arrête complètement la production d’énergie. Cependant, il est important de noter que des situations d’ombre totale sont relativement rares et généralement de courte durée.

Pour un bon fonctionnement, les panneaux ont besoin d’être exposés à une lumière directe. Ainsi, toute ombre – qu’elle soit partielle ou totale – sur les panneaux peut avoir un impact négatif sur leur production d’électricité.

En termes de production : En cas d’ombrage, quels sont les inconvénients pour les panneaux photovoltaïques ?

L’ombrage sur les panneaux photovoltaïques a plusieurs inconvénients majeurs mais en premier lieu, on remarque une réduction significative de la production d’énergie. La perte de production peut varier en fonction du degré d’ombrage.

Concernant la configuration : Quel est l’effet de l’ombrage sur le panneau PV (photovoltaïque) ?

Un autre inconvénient concerne la configuration de l’installation. Les cellules de ces panneaux solaires photovoltaïques sont généralement montées en série, ce qui signifie qu’une ombre sur une cellule peut affecter la performance de l’ensemble d’une rangée. En effet l’ombre sur un seul panneau peut affecter l’efficacité de tous les autres. Enfin, l’ombrage peut également accélérer le vieillissement de vos panneaux. Une ombre partielle peut créer des zones chaudes sur le panneau qui peuvent endommager les cellules photovoltaïques à long terme.

Il est essentiel d’évaluer l’ombrage potentiel avant l’installation pour maximiser l’efficacité des panneaux.

Qu’est-ce qu’une zone d’ombre sur un panneau photovoltaïque ?

L’ombre sur les panneaux solaires se manifeste lorsque des obstacles, tels que des arbres ou des bâtiments, bloquent une partie ou la totalité des rayons solaires atteignant les panneaux. S’ils sont montés en série, cela impacte l’ensemble d’une rangée de panneaux.
Les sources d’ombrage peuvent être variées :

• Les nuages et obstacles environnementaux comme les arbres ou les feuilles des branches ;
• Les bâtiments à proximité ;
• L’auto-ombrage entre les panneaux disposés en rangées parallèles.

De plus, l’angle du soleil et l’heure de la journée peuvent aussi créer des zones d’ombrage.

L’ombre des arbres sur les panneaux photovoltaïques est la cause la plus courante

Les propriétés résidentielles, souvent situées dans des espaces verts, sont sujettes à des problèmes d’ombrage dus aux arbres. Leur croissance constante peut empiéter sur les configurations de panneaux solaires, surtout si ces derniers ne sont pas installés à une hauteur suffisante. L’ombrage dû aux arbres peut être atténué par différentes méthodes. Il est possible, par exemple, de procéder à un élagage régulier des arbres proches de l’installation. Cela permet de limiter la croissance des branches susceptibles de créer des zones d’ombre sur les panneaux.

Aussi, il est possible d’installer des micro-onduleurs (ou optimiseurs) sur chaque panneau pour optimiser leur fonctionnement en cas d’ombrage partiel. En effet, ces dispositifs permettent à chaque panneau de fonctionner indépendamment des autres.

Les panneaux photovoltaïques peuvent aussi être eux-même une source d’auto-ombrage

Dans certaines configurations, les panneaux photovoltaïques eux-mêmes peuvent générer des ombres sur d’autres panneaux de la même installation, surtout lorsqu’ils sont disposés en rangées parallèles sur le toit. Les structures qui supportent les panneaux solaires peuvent également créer de l’ombre, d’autant plus quand le soleil est à son zénith. C’est particulièrement le cas pour les installations de grande envergure, où les panneaux sont installés en rangées serrées. Cette situation, appelée auto-ombrage, peut réduire la production globale d’énergie solaire.

• L’auto-ombrage peut être principalement induit par deux facteurs : la hauteur des panneaux et leur espacement.
• Une hauteur excessive des panneaux peut générer une ombre sur ceux qui sont positionnés en aval.
• Un espacement insuffisant entre les rangées de panneaux peut également causer un ombrage indésirable.

Il est crucial d’analyser l’environnement avant l’installation afin d’identifier les sources potentielles d’ombre et d’adapter la configuration des panneaux pour minimiser leur impact.
C’est pourquoi notre bureau d’étude utilise des logiciels de simulation solaire et tient compte de l’auto-ombrage en plus des autres causes d’ombrage dans la conception de votre projet solaire.

Quelles sont d’ailleurs les autres causes possibles et les types d’ombre portée sur un panneau photovoltaïque ?

Plusieurs facteurs peuvent causer de l’ombre sur vos panneaux photovoltaïques et affecter différemment le rendement de votre système photovoltaïque selon son intensité et sa durée. Pour minimiser autant que possible les types d’ombre, nous prenons en compte les éléments suivants, lors de la planification et de la conception d’une installation solaire :

• Les éléments naturels : tels que les arbres, leurs branches et leurs feuilles, qui peuvent filtrer les rayons du soleil.
• Les montagnes et les collines : dans les régions montagneuses ou vallonnées, le relief peut aussi créer de l’ombre sur les panneaux solaires, surtout en fin de journée.
• Les structures environnantes : telles que les bâtiments, antennes ou poteaux qui peuvent bloquer la lumière directe du soleil.
• Les structures du toit : les éléments tels que les cheminées, les gouttières ou les antennes peuvent aussi créer des zones d’ombre.
• Des débris et saletés : Les feuilles d’arbres, fientes d’oiseaux, poussières ou autres débris emportés par le vent peuvent s’accumuler sur la surface des panneaux et créer de l’ombre.

Chaque situation est spécifique et dépend de l’emplacement de votre installation. L’évolution de l’ombre au fil du temps est également un facteur clé à prendre en compte. En effet, l’ombre n’est pas constante et varie en fonction de la position du soleil tout au long de la journée et des saisons. C’est en quoi, nous assurons toute l’année la maintenance des panneaux solaires photovoltaïques et mettons également en place un suivi de production à distance grâce à une application dédiée.

Quel est l’impact de la position du soleil ?

La position du soleil varie tout au long de la journée, de l’est au lever du soleil, à plein sud à midi, puis à l’ouest au coucher du soleil. Cette variation a un impact sur l’ombre projetée sur les panneaux solaires.

Le matin, lorsque le soleil est à l’est, les obstacles situés à l’ouest de l’installation pourraient créer de l’ombre. À midi, quand le soleil est au zénith, l’ombre est minimale, sauf pour les obstacles directement au-dessus des panneaux. En fin de journée, lorsque le soleil est à l’ouest, les obstacles à l’est peuvent projeter une ombre.

Il est donc important de prendre en compte ces variations lors de la planification de l’installation pour minimiser l’impact de l’ombre à différents moments de la journée.

Quelle exposition limite les ombrages ?

En matière d’exposition des panneaux photovoltaïques, il est crucial d’adopter une approche à long terme. En effet, l’ombrage ne se limite pas à évaluer les ombres en une seule journée. Il faut prévoir comment les ombres changeront au fil des saisons, ce qui aide à optimiser l’efficacité du système solaire tout au long de l’année.

• Orientation plein sud : Cette orientation est la plus avantageuse pour limiter les ombrages. Cependant, une exposition sud-est ou sud-ouest est aussi très bonne et peut s’avérer rentable.
• Inclinaison : En France métropolitaine, l’angle d’inclinaison optimal lissé sur l’année est généralement compris entre 30 et 35°. Cependant, l’angle de vos panneaux varie constamment en fonction de la position du soleil par rapport à l’horizon.
• Prévision et optimisation à long terme : Il est crucial de prévoir également comment les ombres changeront au fil des saisons. Ces prévisions à long terme aident à optimiser l’efficacité du système solaire tout au long de l’année.

Afin de déterminer la disposition idéale des panneaux et limiter les zones d’ombre, lorsque cela se révèle nécessaire, notre bureau d’étude réalise une analyse des zones d’ombre à l’aide de modélisation 3D.

Panneau solaire portrait ou paysage : l’impact de l’orientation en cas d’ombrage

L’orientation paysage ou portrait des panneaux solaires peut avoir une influence significative en cas d’ombrage.

En orientation portrait, l’ombrage peut affecter seulement une ou plusieurs colonnes verticales, ce qui limite l’impact sur le reste de l’installation. C’est notamment le cas si l’ombre est provoquée par un obstacle vertical comme un bâtiment.

En revanche, en orientation paysage, une ombre linéaire (provenant par exemple d’un fil de cheminée) peut affecter l’ensemble du panneau, entraînant une réduction plus importante de la production d’énergie. C’est particulièrement vrai si l’ombre est projetée sur le côté long du panneau.

Il est donc essentiel de prendre en compte la nature de l’ombrage potentiel lors de la planification de l’orientation paysage ou portrait des panneaux.

Est-ce que les panneaux solaires fonctionnent à l’ombre ?

Les panneaux solaires peuvent fonctionner à l’ombre, mais leur rendement s’en trouve réduit. Quand une partie d’un panneau est à l’ombre, la perte de puissance est proportionnelle à l’ombrage. Ainsi, si la moitié d’un panneau est ombragée, la production d’électricité n’est pas nulle : le reste du panneau, exposé au soleil, continue de fonctionner. Toutefois, l’efficacité globale du panneau est réduite.

Comment gérer l’ombre sur vos panneaux photovoltaïques ?

Il est vrai que les panneaux solaires nécessitent une exposition directe au soleil pour leur bon fonctionnement et de manière optimale. Cependant, cela ne signifie pas qu’ils cessent complètement de produire de l’électricité en présence d’ombre. En effet, grâce à l’innovation technologique et aux avancées dans le domaine des énergies renouvelables, les panneaux solaires modernes sont conçus pour minimiser l’impact de l’ombre. De plus, pour limiter l’effet de l’ombre sur les panneaux solaires, plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre :

• L’orientation des panneaux : Orienter les panneaux de manière à minimiser l’ombrage, tout en maximisant leur exposition au soleil.
• L’emplacement de l’installation solaire : En choisissant judicieusement l’emplacement de l’installation, il est possible de prévenir les obstacles et la création d’ombrages. Différentes zones d’implantation sont possibles comme des ombrières de parking, un carport, le toit ou même un abri de jardin.
• L’utilisation de technologies innovantes : Certains onduleurs classiques disposent d’un logiciel qui permet de gérer les ombres partielles. Il est aussi possible d’utiliser des panneaux photovoltaïques spécialisés qui minimisent les effets de l’ombre.
• Le fonctionnement en parallèle : Dans un système où les panneaux solaires sont connectés en parallèle, chaque panneau fonctionne indépendamment des autres. Ainsi, même si une partie du système est à l’ombre, les panneaux exposés au soleil continuent de produire de l’électricité.
• L’utilisation de micro-onduleurs ou d’optimiseurs de puissance : Les micro-onduleurs sont des dispositifs qui peuvent être installés sur chaque panneau solaire. Ces dispositifs permettent à chaque panneau de fonctionner indépendamment. Ainsi, si un panneau est ombragé, les autres continuent de produire de l’électricité de manière optimale.

Focus sur les micro-onduleurs et leurs rôles clés dans la gestion de l’ombrage panneaux photovoltaïque

Les micro-onduleurs (ou optimiseurs) jouent un rôle clé dans la gestion de l’ombre sur les panneaux photovoltaïques. Ils sont fixés directement au dos de chaque panneau et convertissent le courant continu produit par ce dernier en courant alternatif utilisable par vos équipements domestiques.

Contrairement à un système classique avec un onduleur central, où toute l’installation est impactée en cas d’ombrage sur l’un des panneaux, les micro-onduleurs permettent à chaque panneau de fonctionner de manière indépendante. Le système réagit comme une chaîne. Par exemple, si un tiers du panneau est partiellement à l’ombre, seul le rendement de cette partie spécifique sera affecté. Le reste de la chaîne continue de marcher.

En plus de cette gestion optimisée de l’ombrage, ils offrent d’autres avantages tels que :

• Une meilleure détection et isolation des pannes, facilitant leur résolution.
• Une durée de vie plus longue, estimée à 20 ans au minimum jusqu’à plus de 25 ans (la garantie constructeur étant de 25 ans). 
• Une production d’électricité optimisée, même dans des conditions de luminosité moins idéales.

GROUPE ROY ÉNERGIE maîtrise clairement la question des ombres sur panneaux !

Depuis 2016, nous installons des centrales solaires pour plusieurs secteurs comme l’agricole, l’industriel et le résidentiel. Grâce à notre expertise reconnue et nos nombreuses réalisations, au sein de GROUPE ROY ÉNERGIE, nous avons développé des stratégies efficaces pour gérer l’ombre sur les panneaux solaires photovoltaïques.