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Guide – Solaire

Inclinaison des panneaux solaires : meilleur angle et orientation selon la latitude

Meilleure inclinaison et orientation des panneaux solaires selon la latitude, pertes sur toit plat ou est-ouest, angles saisonniers, trackers et neige.

Mis à jour le 8 min de lecture 1 887 mots

Le meilleur angle pour des panneaux solaires fait partie des questions les plus recherchées, et la réponse a de quoi rassurer : la courbe de production annuelle est plate autour de l’optimum. Restez à une dizaine de degrés de la meilleure inclinaison et à une trentaine de degrés du plein sud (plein nord dans l’hémisphère austral), et vous ne perdez que quelques pour cent. Voici l’optimum pour chaque latitude, les pertes sur de vrais toits, et les cas où un « mauvais » angle est en fait le bon choix.

Pourquoi l’angle compte

Un panneau capte le plus de rayonnement direct quand les rayons du soleil le frappent à angle droit. La puissance du rayonnement direct reçue par une surface inclinée diminue avec le cosinus de l’angle d’incidence θ, formé par les rayons du soleil et la normale au panneau :

G_beam,panel = DNI × cos θ cos θ = sin δ sin φ cos β − sin δ cos φ sin β cos γ + cos δ cos φ cos β cos ω + cos δ sin φ sin β cos γ cos ω + cos δ sin β sin γ sin ω φ = latitude, δ = déclinaison solaire (−23.45° à +23.45°), ω = angle horaire, β = inclinaison du panneau, γ = azimut du panneau mesuré depuis le sud

Comme cos θ reste proche de 1 pour les petits angles (cos 10° = 0,985, cos 20° = 0,940), un léger désalignement coûte peu. Les grosses pertes ne viennent que de grosses erreurs, par exemple des panneaux tournés à l’opposé du soleil ou inclinés à 40° de l’optimum.

La lumière diffuse change la donne. Sous un climat nuageux, 40 à 55 % de l’irradiation annuelle est diffuse, répartie sur toute la voûte céleste. Un panneau horizontal voit le ciel entier, alors qu’un panneau très incliné en voit moins et capte aussi un peu de sol. Voilà pourquoi l’inclinaison idéale dans le nord nuageux de l’Europe est nettement inférieure à la latitude. À 52°N (Londres, Berlin, Amsterdam), PVGIS donne en général 35 à 40°, et non 52°.

Inclinaison idéale selon la latitude

Aux latitudes moyennes, l’inclinaison qui maximise la production annuelle vaut environ 0,7 à 0,9 × la latitude. Elle se rapproche de la latitude sous les climats désertiques dégagés et s’en éloigne vers le bas sous les climats océaniques nuageux. Valeurs typiques tirées de PVGIS (Europe/Afrique) et de PVWatts (Amériques), face à l’équateur :

Latitude Exemples de lieux Inclinaison idéale sur l’année Gain par rapport à l’horizontale
0–10° Singapour, Nairobi, Bogotá 5–10° (pour l’écoulement de la pluie) 0–3 %
10–20° Bombay, Mexico, Dakar 12–18° 3–6 %
20–30° Riyad, Miami, Brisbane 20–27° 6–10 %
30–40° Séville, Los Angeles, Le Cap, Tokyo 28–33° 10–14 %
40–50° Bucarest, Milan, Paris, Toronto 32–37° 12–16 %
50–60° Londres, Berlin, Varsovie, Oslo 35–42° 13–18 %

Notre calculateur d’inclinaison des panneaux solaires donne l’optimum exact et la carte complète des pertes pour vos coordonnées.

L’orientation (azimut) pèse plus que l’inclinaison, jusqu’à un certain point

Le tableau indique la production annuelle approximative, rapportée à l’optimum, pour un site situé vers 45°N sous un climat typique d’Europe centrale. Les valeurs sont indicatives, issues de simulations de type PVGIS ; le climat local fait varier les chiffres exacts.

Inclinaison \ Azimut Sud SE / SO Est / Ouest Nord
0° (à plat) 87–90 % 87–90 % 87–90 % 87–90 %
15° 95–97 % 93–95 % 85–88 % 75–80 %
35° (optimum) 100 % 95–97 % 80–85 % 55–65 %
50° 97–99 % 92–94 % 75–80 % 40–50 %
90° (façade) 68–72 % 63–67 % 50–55 % 20–25 %

Ce qu’il faut lire dans ce tableau :

  • Un toit orienté au sud, incliné entre 20° et 50°, reste à environ 5 % du maximum.
  • Les toits est/ouest aux pentes courantes de 30 à 45° perdent 15 à 20 %. Sur une faible pente (10–15°), la perte se réduit à 10–13 % environ.
  • Les toits orientés au nord dont la pente dépasse 20–25° ne valent en général pas la peine d’être équipés aux latitudes moyennes, sauf si les panneaux sont très bon marché et la pente faible.
  • Les façades verticales (90°) orientées au sud fournissent environ 70 % de l’optimum. Elles produisent moins au total, mais beaucoup plus en hiver par rapport à l’été, et la neige ne les recouvre jamais.

Exemple chiffré : une installation de 6 kWc à Milan (45,5°N)

Supposons qu’une installation orientée plein sud et inclinée au mieux produise environ 1 350 kWh/kWc par an à Milan (un chiffre raisonnable, dérivé de PVGIS, pour la plaine du Pô). Pour 6 kWc, cela donne 8 100 kWh.

Configuration du toit Production relative Production annuelle
Sud, 35° 100 % ~8 100 kWh
Sud, 20° ~97 % ~7 860 kWh
Sud-ouest, 30° ~95 % ~7 700 kWh
Est/Ouest répartis, 15° ~87 % ~7 050 kWh
Façade sud, 90° ~70 % ~5 670 kWh

Avec un prix de détail évité de 0,25 €/kWh, un toit sud incliné à 20° reste environ 240 kWh, soit 60 € par an, en dessous de l’optimum théorique. Un châssis sur mesure pour relever l’inclinaison d’un toit à 20° serait rarement rentabilisé. L’écart entre un toit sud et une répartition est-ouest vaut environ 260 € par an. C’est une vraie somme, mais une meilleure autoconsommation compense souvent la différence (voir plus bas). Le simulateur de panneaux solaires fait tourner votre toit exact heure par heure sur une année météo réelle.

Quand le « mauvais » angle est le bon

L’est-ouest pour l’autoconsommation et les toits plats

Deux rangées est-ouest inclinées à 10–15° donnent une courbe journalière plus large et plus plate, avec davantage d’énergie entre 8 h et 10 h et entre 16 h et 19 h, et un pic de midi moins marqué. Si votre surplus de midi est injecté à un tarif bas, décaler la production vers le petit-déjeuner et la soirée peut relever la valeur du kWh assez pour compenser une perte d’énergie de 10 à 15 %. Sur un toit plat, les supports est-ouest permettent aussi de loger davantage de modules sur la même surface (pas d’espace à prévoir contre l’ombrage entre rangées) et offrent moins de prise au vent.

Des panneaux très inclinés pour l’hiver et les sites isolés

Un chalet en site isolé doit passer le mois de décembre ; juillet se débrouille tout seul. Une inclinaison égale à la latitude + 10 à 15° augmente la production hivernale d’environ 10 à 25 % par rapport à l’optimum annuel, et l’énergie estivale sacrifiée est de toute façon de l’énergie que vous n’auriez pas pu stocker. Utilisez notre calculateur solaire en site isolé pour dimensionner les panneaux sur le mois le plus défavorable.

Les régions enneigées

Des panneaux inclinés à 45° ou plus se débarrassent de la neige en quelques heures de soleil. À 15–20°, ils peuvent rester couverts pendant des jours. En montagne et dans les pays nordiques, des installations bifaciales très inclinées ou verticales battent parfois en hiver les installations « idéales », car elles restent dégagées et captent la lumière réfléchie par la neige (albédo de 0,6 à 0,9, contre 0,15 à 0,25 pour l’herbe).

Une faible inclinaison pour réduire les coûts

Pour les grandes centrales au sol des régions ensoleillées, les développeurs choisissent souvent 15 à 25° au lieu de l’optimum. Des structures plus basses coûtent moins cher, offrent moins de prise au vent et permettent de rapprocher les rangées : les quelques pour cent d’énergie perdue coûtent moins que le terrain et l’acier supplémentaires.

Le réglage saisonnier

Avec un support réglable, les réglages habituels sont les suivants :

Inclinaison d’été ≈ latitude − 15° Inclinaison d’hiver ≈ latitude + 15° Inclinaison de printemps/d’automne ≈ latitude Gain à deux positions (avr.–sept. / oct.–mars) par rapport à la meilleure inclinaison fixe : environ 2–5% Gain à quatre positions : environ 4–6%

Sur une maison raccordée au réseau, le gain ne justifie pas de grimper sur le toit. Sur une installation au sol en site isolé, avec un pivot facile à manœuvrer, deux réglages par an valent la peine.

Les trackers

  • Les trackers à un axe pivotent d’est en ouest au fil de la journée. Ils ajoutent en général 15 à 30 % de production annuelle sur les sites ensoleillés, moins sous les climats nuageux, et sont désormais la norme sur les grandes centrales au sol aux États-Unis, en Amérique latine, en Australie et au Moyen-Orient.
  • Les trackers à deux axes suivent aussi la hauteur du soleil. Ils apportent environ 30 à 40 % supplémentaires par rapport à une inclinaison fixe, pour un coût et un entretien bien plus élevés.

Pour une maison, à budget égal, ajouter quelques panneaux fixes l’emporte presque toujours sur un tracker.

L’espacement des rangées sur toit plat et au sol

Des rangées inclinées font de l’ombre à la rangée suivante quand le soleil est bas. La règle de conception habituelle consiste à garder chaque rangée hors de l’ombre au midi solaire du solstice d’hiver :

Espacement des rangées (d’un bord avant à l’autre) ≈ L × [cos β + sin β / tan(α)], où L est la longueur du module dans le sens de la pente, β l’inclinaison et α la hauteur du soleil à midi le 21 décembre (90° − latitude − 23,45°). À 50°N, α ≈ 16,5° : un module de 2 m incliné à 30° demande donc un pas d’environ 1,73 + 3,37 ≈ 5,1 m. C’est l’une des raisons pour lesquelles les toits plats des hautes latitudes reçoivent des inclinaisons faibles ou des configurations est-ouest.

Les erreurs fréquentes

  • Prendre la latitude comme inclinaison. Sous un climat nuageux, on dépasse ainsi l’optimum de 10 à 15° et on sacrifie quelques pour cent de production estivale sans raison.
  • Viser le sud magnétique au lieu du sud géographique. La déclinaison magnétique va de presque 0° en Europe centrale à plus de 10° dans certaines régions d’Amérique du Nord. Une erreur d’azimut de 10° coûte bien moins de 1 % : la production en souffre à peine, mais l’écart compte quand vous comparez une simulation à des données mesurées.
  • Négliger l’ombrage de l’horizon. Une colline ou une rangée d’arbres qui masque le soleil sous 15° de hauteur en hiver peut coûter plus que n’importe quel choix d’inclinaison. PVGIS peut intégrer automatiquement le relief, mais les obstacles proches demandent une visite sur site ou un outil d’analyse d’ombrage.
  • Poser de lourds châssis inclinés sur un toit en pente. Relever des panneaux d’un toit à 25° jusqu’à 35° fait gagner peut-être 1 à 2 %, tout en ajoutant de la prise au vent, du coût et des démarches administratives. Sur un toit en pente, la pose parallèle à la toiture reste presque toujours le meilleur choix.
  • Oublier la ventilation. Des panneaux posés à plat contre la toiture, avec une faible lame d’air, sont de 5 à 15 °C plus chauds que sur des supports ouverts. Sous un climat chaud, cela coûte 2 à 5 % de l’énergie, parfois plus qu’un mauvais angle.

Ce qu’il faut retenir

  • Pour produire le maximum sur l’année, orientez les panneaux vers l’équateur et inclinez-les à environ 0,7 à 0,9 × la latitude. À ±10° d’inclinaison et ±30° d’azimut, vous ne perdez que quelques pour cent.
  • Les toits est/ouest perdent 10 à 20 % d’énergie, mais peuvent regagner de la valeur grâce à une production mieux répartie dans la journée.
  • Les angles raides aident en hiver et sous la neige. Les angles faibles réduisent le coût des structures et l’espacement des rangées.
  • Consultez la ressource solaire de votre site sur la carte mondiale de l’énergie, cliquez sur n’importe quel lieu dans l’Energy Explorer ou comparez les conditions nationales dans les profils par pays. Pour la physique qui sous-tend tout cela, lisez comment fonctionnent les panneaux solaires.

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Questions fréquentes

Quelle est la meilleure inclinaison pour des panneaux solaires ?
Pour produire le maximum d’énergie sur l’année aux latitudes moyennes, inclinez les panneaux à environ 0,7 à 0,9 fois votre latitude, face à l’équateur. Cela donne environ 30 à 38° dans la majeure partie de l’Europe et dans le nord des États-Unis, 25 à 32° en Europe du Sud et dans le sud des États-Unis, et 10 à 20° sous les tropiques. À ±10° de l’optimum, la perte annuelle reste en général inférieure à 3 %.
Vaut-il mieux orienter ses panneaux solaires au sud ou à l’ouest ?
Le sud (le nord dans l’hémisphère austral) donne la production annuelle la plus élevée. Aux latitudes moyennes, des panneaux orientés à l’ouest produisent en général 10 à 20 % de moins par an. En contrepartie, la production se décale vers la fin d’après-midi et le début de soirée, ce qui peut améliorer l’autoconsommation et la valeur de l’électricité là où les prix du soir sont élevés.
Poser des panneaux solaires à plat, est-ce une mauvaise idée ?
À 50° de latitude, des panneaux horizontaux produisent sur l’année environ 10 à 15 % de moins que des panneaux inclinés au mieux ; plus on se rapproche de l’équateur, plus la perte diminue. Les panneaux à plat se nettoient aussi mal sous la pluie : la plupart des installations sur toit plat utilisent donc des supports inclinés à 10–15°, souvent par paires est-ouest.
Faut-il changer l’inclinaison de ses panneaux solaires selon la saison ?
Régler l’angle deux fois par an (plus raide en hiver, plus à plat en été) ne fait gagner qu’environ 2 à 5 % par an par rapport à une inclinaison fixe bien choisie. Cela vaut surtout la peine pour les installations en site isolé qui ont besoin d’un maximum de production l’hiver : un angle hivernal raide, égal à la latitude + 10 à 15°, aide alors beaucoup.
Quelle inclinaison choisir pour produire en hiver ?
Pour une installation pensée pour l’hiver, visez environ la latitude + 10° à + 15°. À 50°N, cela fait 60 à 65°. Des panneaux très inclinés se débarrassent aussi plus vite de la neige, ce qui compte souvent davantage que le gain géométrique.
Les trackers solaires sont-ils rentables ?
Les trackers à un axe augmentent la production annuelle d’environ 15 à 30 % selon le site, avec les gains les plus importants sous des climats ensoleillés et dégagés. Ils équipent la plupart des grandes centrales au sol aux États-Unis et au Moyen-Orient, mais les pièces mobiles, l’emprise et l’entretien les rendent rarement intéressants sur une maison.

Sources et références

  1. Commission européenne, JRC : Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS)
  2. NREL : PVWatts Calculator
  3. PVEducation.org : inclinaison des modules et position du soleil
  4. NREL : National Solar Radiation Database (NSRDB)

Les chiffres de ce guide sont des fourchettes habituelles tirées des sources ci-dessus ; les vôtres dépendent du lieu, des prix et du matériel. Utilisez les calculateurs proposés pour une estimation propre à votre site.