Comment fonctionne ce simulateur solaire
La plupart des simulateurs en ligne multiplient la puissance de l’installation par un nombre moyen d’« heures de plein soleil ». Ce raccourci gomme presque tout ce qui compte : la hauteur du soleil selon les saisons, l’alternance de jours nuageux et dégagés, la température des panneaux en juillet et la part d’électricité que vous consommez réellement chez vous. Ce simulateur prend le chemin long. Dès que vous choisissez un lieu, il télécharge 8 760 heures de météo réelle issue de satellites auprès du projet POWER de la NASA (rayonnement global, direct et diffus, température de l’air et vent) et simule votre installation heure par heure, comme le font les logiciels professionnels de calcul de productible.
À chaque heure, il :
- calcule la position du soleil dans le ciel pour vos coordonnées ;
- sépare le rayonnement mesuré en rayonnement direct, lumière diffuse du ciel et lumière réfléchie par le sol ;
- projette chaque composante sur le plan de vos panneaux avec le modèle de ciel Hay–Davies (avec un tracker, le plan suit le soleil) ;
- retire les pertes par réflexion lorsque l’angle d’incidence est rasant ;
- estime la température des cellules à partir du rayonnement, de la température de l’air et du vent, puis réduit la production selon le coefficient de température de la technologie choisie ;
- applique vos pertes système et le rendement de l’onduleur, et écrête la puissance au-delà de la puissance AC de l’onduleur.
La somme sur l’année donne votre production. Les barres mensuelles et les courbes de journée moyenne viennent de la même série horaire : elles montrent donc le vrai profil saisonnier de votre site, et non une courbe générique.
La formule de base
G_eff = G_beam × IAM(θ) + G_diffuse + G_reflected (W/m² sur le plan des panneaux) T_cell = T_air + G_eff / (U0 + U1 × wind)
γ est le coefficient de température de la puissance (de −0,24 %/°C pour l’hétérojonction à −0,40 %/°C pour les anciens modules polycristallins), U0 et U1 traduisent la qualité de ventilation des modules, et η_inv est le rendement de l’onduleur (97 % en rendement pondéré).
Exemple chiffré : 6 kWc sur une maison à Bucarest
Avec les valeurs par défaut (6 kWc de modules TOPCon, inclinaison de 32° plein sud, 14 % de pertes et météo 2024), la simulation donne environ 7 300 kWh par an, soit un productible spécifique d’environ 1 220 kWh/kWc et un ratio de performance proche de 77 %. Juillet produit à peu près trois fois plus que décembre.
Si le foyer consomme directement 60 % de cette énergie à 0,25 €/kWh et injecte le reste à 0,06 €/kWh, chaque kWh vaut environ 0,174 € : la première année, l’économie avoisine 1 270 €. Pour un coût installé de 6 600 €, une maintenance de 60 €/an et un remplacement d’onduleur la 13e année, l’installation est rentabilisée en un peu plus de cinq ans et rapporte plus de 30 000 € net sur 25 ans.
Comment lire les résultats
- La production annuelle correspond à l’énergie AC de la première année au compteur. Les années suivantes, elle baisse au rythme de la dégradation (0,3 à 0,5 %/an pour des modules récents).
- Le productible spécifique (kWh/kWc) permet de comparer des lieux et des conceptions quelle que soit la taille de l’installation.
- Le ratio de performance (PR) indique la part du potentiel théorique du rayonnement qui arrive réellement sur le réseau. Entre 75 et 85 %, c’est normal ; en dessous, cherchez du côté de la chaleur, de l’écrêtage ou de pertes élevées.
- Le rayonnement reçu par les panneaux est l’énergie solaire qui frappe un mètre carré de vos modules inclinés sur l’année.
- Le temps de retour, le TRI et la VAN comparent l’installation au simple achat d’électricité. Un TRI supérieur au taux de votre crédit immobilier ou de votre épargne signifie que les panneaux sont le meilleur placement.
- Le LCOE est le coût de chaque kWh produit par votre toiture sur toute sa durée de vie. Comparez-le à votre prix de détail.
Valeurs habituelles
| Lieu | Inclinaison idéale | Productible spécifique (fixe, plein sud) |
|---|---|---|
| Oslo, Norvège | 40–45° | 850–950 kWh/kWc |
| Londres, Royaume-Uni | 35–40° | 900–1 000 kWh/kWc |
| Berlin, Allemagne | 35–38° | 950–1 050 kWh/kWc |
| Bucarest, Roumanie | 32–35° | 1 200–1 300 kWh/kWc |
| Madrid, Espagne | 32–35° | 1 550–1 700 kWh/kWc |
| Phoenix, États-Unis | 28–32° | 1 750–1 900 kWh/kWc |
| Atacama, Chili | 22–26° | 2 100–2 400 kWh/kWc |
Conseils pour tirer davantage de votre installation
- Augmentez l’autoconsommation. Chaque kWh consommé sur place vaut le prix de détail complet ; un kWh injecté rapporte souvent quatre fois moins. Faites tourner le lave-vaisselle, le chauffe-eau et la recharge du VE en milieu de journée, ou ajoutez une batterie domestique.
- Ne craignez pas les toits est–ouest. Ils perdent 10 à 20 % d’énergie annuelle, mais leur courbe journalière plus large colle mieux à la consommation d’un foyer.
- Surdimensionnez légèrement le champ. Un ratio DC/AC de 1,1 à 1,3 est courant : la petite perte par écrêtage est largement compensée par un onduleur moins cher et davantage d’énergie le matin, le soir et l’hiver.
- Gardez les panneaux au frais. Une structure avec lame d’air derrière les modules les fait tourner quelques degrés plus frais que des panneaux affleurants. Sous un climat chaud, cela représente 2 à 4 % d’énergie en plus.
- Vérifiez l’inclinaison. Le calculateur d’inclinaison des panneaux montre ce qu’une pose plus pentue ou plus plate ferait gagner ou perdre sur votre site.
Limites
Le modèle ne tient pas compte de l’ombrage des arbres, des cheminées ou des bâtiments voisins. Si une partie de votre toit est à l’ombre, augmentez le pourcentage de pertes en conséquence. La météo NASA POWER provient de satellites à une résolution d’environ 50 km : les effets très locaux (brouillard côtier, vallées de montagne) sont lissés. D’une année à l’autre, la météo varie de ±5 à 8 %, ce que vous pouvez tester avec l’option année météo. Les résultats financiers ne tiennent compte ni des impôts, ni du financement, ni des évolutions tarifaires autres que le taux de hausse que vous fixez.
Méthode et hypothèses
Pour chacune des 8 760 heures de l’année choisie, nous calculons la position du soleil, séparons le rayonnement mesuré par satellite en composantes directe, diffuse et réfléchie, les projetons sur vos panneaux (modèle Hay–Davies), appliquons les pertes liées à l’angle d’incidence, estimons la température des cellules à partir de la température de l’air, du vent et du rayonnement, puis convertissons en puissance AC avec le coefficient de température du module, votre pourcentage de pertes, un rendement d’onduleur de 97 % et un écrêtage à la puissance AC de l’onduleur.
Côté finances : valeur de la première année = production × (part autoconsommée × prix de détail + part injectée × prix de rachat). Chaque année suivante, la production se dégrade et les prix augmentent ; la maintenance progresse de 2 %/an et l’onduleur est remplacé la 13e année. Le temps de retour correspond au moment où le flux de trésorerie net cumulé devient positif. Le LCOE est le coût actualisé sur la durée de vie ÷ l’énergie actualisée sur la durée de vie.
Questions fréquentes
Combien d’électricité produit une installation solaire de 6 kW par an ?
Qu’est-ce qu’un bon productible spécifique (kWh/kWc) ?
Quelle orientation pour des panneaux solaires ?
En combien de temps des panneaux solaires sont-ils rentabilisés ?
Pourquoi mon résultat est-il inférieur à la puissance des panneaux multipliée par les heures de soleil ?
Le simulateur fonctionne-t-il partout dans le monde ?
Sources et références
- NASA POWER : Prediction Of Worldwide Energy Resources (API de données horaires)
- Dobos, A. P. (2014). PVWatts Version 5 Manual. NREL/TP-6A20-62641
- Hay, J.E. & Davies, J.A. (1980). Calculation of the solar radiation incident on an inclined surface
- Faiman, D. (2008). Assessing the outdoor operating temperature of photovoltaic modules. Progress in Photovoltaics 16(4)
- IRENA : Renewable Power Generation Costs
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