Toute mise en œuvre d'un système d'énergie solaire photovoltaïque durable implique l'optimisation des ressources à utiliser. C'est la base de la conception et du montage d'installations solaires pour optimiser la production d'énergie renouvelable.
Pour parvenir à une conversion optimale de l'énergie solaire, il est indispensable de connaître le parcours solaire, le profil des besoins et les facteurs conditionnant l'emplacement des panneaux solaires.
Tout cela implique de déterminer le degré d'inclinaison et l'orientation des panneaux solaires dans les installations solaires fixes pour atteindre le coût minimum de notre installation photovoltaïque par kilowattheure généré et tirer le meilleur parti de notre investissement.
Aspects architecturaux qui affectent l'installation de panneaux solaires
Pour des raisons d'adaptation architecturale, les modules solaires d'une installation d’énergie solaire d'autoconsommation sont généralement situés sur le toit, bien que ce ne soit pas la zone la plus proche du système de stockage ou des compteurs d'énergie.
Pour des raisons de sécurité et d'intégration architecturale, le toit des bâtiments est généralement déterminé comme la zone d'implantation des panneaux solaires photovoltaïques.
La toiture est un élément structurel du bâtiment dont il faut essentiellement connaître quatre paramètres. Ces quatre points vont conditionner l'implantation des panneaux solaires et des systèmes d'ancrage dans notre système photovoltaïque :
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la surface disponible.
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l'orientation du bâtiment.
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la charge structurelle qu'il peut supporter.
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l'incidence des ombres qu'il peut avoir.
Quel doit être l’emplacement des panneaux solaires sur un bâtiment ?
La surface disponible sera déterminée par le comble dans lequel la propriété détermine la pose de panneaux solaires. Il faudra veiller à ce que cette surface soit un espace facilement accessible pour les opérations de maintenance, tandis que cet espace devra être protégé des actes de vandalisme ou des chutes d'objets.
Incidence de l'ombre
Un aspect à prendre en compte est les ombres qui peuvent affecter les modules photovoltaïques. Au cours de la journée, les restes varient en position, mais ils varient également au cours des différentes saisons de l'année.
En hiver, par exemple, les rayons du soleil se déplacent vers la Terre dans une direction moins perpendiculaire à la surface de la Terre qu'en été, de sorte que les ombres sont beaucoup plus longues. En plus, le soleil sort au sud et se couche à l’ouest. Toutefois, à l’hiver il va plus de sud-est au sud-ouest.
Les ombres produisent une diminution significative de la production de panneaux solaires, surtout si elles se produisent pendant les heures d'ensoleillement maximal.
Pour éviter d'éventuelles ombres sur les panneaux photovoltaïques, il faut tenir compte des points suivants :
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Les ombres proches, qui sont des objets qui bloquent momentanément les rayons du Soleil.
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Les ombres lointaines, qui sont des éléments du paysage qui cachent le Soleil de la zone où se trouve l'installation solaire.
Quelle est la meilleure orientation pour les panneaux solaires ?
Pour profiter au maximum du rayonnement solaire, il est conseillé d'orienter les panneaux solaires vers le sud si on est dans l’hémisphère nord, et vers le nord si on est dans l’hémisphère sud.
En les orientant ainsi vers le sud ou le nord, il est possible d'optimiser le temps d'exposition au rayonnement solaire et l'angle d'incidence, améliorant ainsi la captation de l'énergie solaire.
Quelle est la meilleure inclinaison pour les panneaux solaires ?
L’inclinaison idéale des panneaux photovoltaïques est que la surface du panneau solaire soit perpendiculaire au rayonnement solaire.
Cependant, l'angle d'incidence du rayonnement solaire varie au cours de la journée et à différents moments de l'année. Pour cette raison, à moins d'installer un suiveur solaire, il faut rechercher l'inclinaison idéale des plaques pour maximiser la production d’électricité tout au long de l'année.
L'inclinaison idéale des panneaux photovoltaïques dépend de la latitude dans laquelle nous nous trouvons, de la période de l'année à laquelle vous souhaitez l'utiliser et du fait que vous ayez ou non votre propre groupe électrogène.
L'inclinaison annuelle moyenne optimale est habituellement entre 30 et 35 degrés.
Parfois, il n'est pas possible d'obtenir les conditions d'inclinaison et d'orientation appropriées. Dans ce cas, il faudra évaluer les pertes de rayonnement incident dues aux contraintes de localisation.
L'objectif est d'atteindre la perpendicularité maximale du panneau solaire par rapport au rayonnement solaire reçu. De cette façon, l'énergie obtenue par les cellules photovoltaïques sera plus grande.
D'autres conditions
Cependant, il existe des conditions qui peuvent modifier cette prémisse. Dans les zones de montagne où les chutes de neige sont fréquentes, il sera important installer des panneaux solaires en profitant des fortes pentes du toit qui bénéficieront d'une part, du fait de son angle d'inclinaison favorable pour l'hiver, et d'autre part, car elles permettront la neige tombe et ne s'accumule pas au-dessus des panneaux solaires.
Distance entre panneaux photovoltaïques
La séparation entre les rangées de panneaux photovoltaïques doit garantir la non superposition d'ombres entre les rangées de panneaux pendant les mois de solstice d'hiver/été.
Cette distance sera déterminée par l'expression suivante, dans le cas de panneaux disposés horizontalement (sur un plan).
d = ( h / tanH) cosA
En quoi:
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d est la distance minimale entre les lignes de panneau.
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h, est la hauteur de la ligne du panneau (verticale, à partir du point le plus haut au sol).
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tanH, est la tangente de la hauteur solaire (angle) du mois le plus défavorable à notre latitude.
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cosA, est le cosinus de l'azimut solaire du pire mois (décembre) à 10 heures solaires.