Une fois que la question « Photovoltaïque : oui ou non ? » a reçu une réponse positive, toute une série de nouvelles questions se posent, auxquelles il faut apporter une réponse. Qu’est-ce qu’un onduleur ? Souhaitez-vous acquérir une batterie et passer à la mobilité électrique à l’avenir ? Et surtout, qu’est-ce que tout cela signifie pour le dimensionnement des installations photovoltaïques ? De combien de kWc avez-vous besoin dans votre foyer ?
Mes collègues et moi avons déjà répondu à certaines de ces questions sur notre blog. Vous découvrirez par exemple ici l’onduleur qui vous convient. C’est la question du dimensionnement des installations photovoltaïques que nous allons aborder aujourd’hui. Voyons tout d’abord ce qui se cache derrière les abréviations telles que « kW » et « kWc » et quel est leur rapport avec la consommation d’électricité dans un foyer.
Ensuite, nous vous prodiguerons des conseils pour calculer approximativement vos besoins en électricité. Enfin, nous allons nous pencher sur le nombre de modules solaires installés sur le toit : quelle puissance chacun d’entre eux peut-il produire et de combien en avez-vous besoin pour votre installation photovoltaïque ?
Le petit b.a.-ba du kW
Robert Reinbrech, expert de l’énergie photovoltaïque chez Fronius International GmbH, nous explique les abréviations : « Derrière l’abréviation ‘kW’ se cache une unité courante de mesure de la puissance qui signifie ‘kilowatt’ et devrait être connue de toute personne équipée d’une prise de courant. »
- Le terme « kilowatt » correspond donc à une unité de puissance. Plus précisément, un kW contient 1 000 watts. Le terme ‘kilo’ vient du grec et signifie ‘mille’.
- D’où vient donc ce ‘p’ dans les offres photovoltaïques de votre installateur ? Il s’agit du mot anglais ‘peak’ traduit par ‘crête’ en français. Le terme ‘kWc’ signifie donc ‘kilowatt crête’ et décrit simplement le rendement maximal d’une installation photovoltaïque.
- Expliquons maintenant l’abréviation ‘kWh’. Un kilowattheure est l’énergie dont un consommateur d’une puissance d’un kilowatt a besoin en une heure. Par exemple, si l’on utilise un sèche-cheveux d’une puissance constante de 1 000 watts (= 1 kW) pendant une heure, il consomme un kWh d’électricité. Il en va de même pour la production d’énergie solaire, mais dans ce cas, l’électricité est produite au lieu d’être consommée : une installation photovoltaïque de 10 kWc peut produire 10 kWh par heure aux heures de pointe dans des conditions de fonctionnement optimales. En comparaison, c’est à peu près ce que consomme chaque jour un foyer moyen de quatre personnes. La quantité d’électricité qui passe des installations photovoltaïques situées sur le toit au réseau domestique à un moment donné dépend bien sûr de nombreux facteurs tels que l’ensoleillement, l’ombrage, etc.
- « D’ailleurs, les fournisseurs d’électricité indiquent également la consommation mensuelle et annuelle d’électricité sur la facture en ‘kWh’, c’est-à-dire en kilowattheures », résume Robert Reinbrech.
De combien de kWh d’électricité mon foyer a-t-il besoin par an ?
Le nombre de kilowattheures d’électricité consommés chaque année par un foyer dépend de toute une série d’aspects. Le fait le plus évident est que plus le foyer est composé d’un grand nombre de personnes, plus les besoins en électricité sont importants.
« Selon que seuls des actifs vivent dans une maison ou un appartement et que l’on charge une voiture électrique ou que l’on utilise une pompe à chaleur électrique, les besoins individuels d’électricité en kWh peuvent considérablement varier », explique Robert Reinbrech pour illustrer la différence que représentent les conditions de vie.
En outre, la production d’eau chaude et les éventuelles installations de climatisation doivent absolument être prises en compte lors du dimensionnement de l’installation photovoltaïque.
Si vous souhaitez connaître votre consommation personnelle d’électricité, le moyen le plus rapide d’y parvenir est de consulter votre dernière facture annuelle. Tant qu’il n’y a pas d’enfants, de nouveaux colocataires ou un déménagement, et que vous n’achetez pas de nouveaux gros consommateurs supplémentaires, vos besoins en électricité ne devraient pas trop varier.
Si vous venez de déménager, que vous n’avez pas de valeurs comparatives des années précédentes sous la main ou que vous souhaitez investir dans l’électromobilité ou dans une pompe à chaleur, nous avons pris des dispositions. Vous pouvez déterminer approximativement vos (futurs) besoins en électricité grâce aux estimations suivantes.
Aide au calcul de votre consommation d’électricité
Pour un calcul approximatif, il suffit de se baser sur le nombre de personnes vivant dans le foyer : alors qu’un foyer composé d’une personne consomme environ 1 500 kWh par an, la consommation moyenne d’un foyer composé de quatre personnes dépasse les 3 500 kWh.
| Taille du foyer | Consommation moyenne d’électricité par an |
|---|---|
| 1 personne | env. 1 500 à 2 000 kWh |
| 2 personnes | env. 2 000 à 2 800 kWh |
| 3 personnes | env. 2 800 à 3 500 kWh |
| 4 personnes | env. 3 500 à 4 500 kWh |
| 5 personnes | env. 4 500 à 5 500 kWh |
Comment déterminer la taille de l’installation photovoltaïque à partir de ces données de base ? D’une manière générale, chaque kWc d’une installation photovoltaïque produit environ 1 000 kWh par an. Cela signifie qu’une personne vivant seule pourrait déjà produire sa propre électricité annuelle avec une installation photovoltaïque de 1,5 kWc, pour autant que les conditions soient parfaites et que toute l’énergie solaire générée soit consommée sans pertes. Dans les mêmes conditions, un foyer moyen composé de quatre personnes se contenterait d’une installation photovoltaïque d’une puissance de 4,5 kWc.
Selon Robert Reinbrech, « cela vaut la peine d’investir dans quelques kWc supplémentaires pour atteindre un degré d’autosuffisance aussi élevé que possible, même pendant les pics de charge et la saison la plus sombre. »
Mobilité et confort grâce au photovoltaïque : intégrer une voiture électrique et une pompe à chaleur dans la planification
Les chiffres mentionnés dans le paragraphe précédent n’incluent pas les pompes à chaleur, les installations de climatisation ni les voitures électriques. Comme ces consommateurs sont généralement les appareils qui consomment le plus d’électricité dans un foyer, nous ne pouvons en aucun cas les laisser de côté lors de la planification de l’installation photovoltaïque. Pour commencer, la consommation des appareils mentionnés ci-dessous dépend fortement du comportement de consommation. Pour résumer :
- E-mobilité: une voiture électrique moyenne consommant 15 kWh d’électricité aux 100 kilomètres consomme environ 2 000 kWh si elle parcourt 13 000 km par an.
À noter que cela signifie un ajout de 2 kWc pour le dimensionnement de sa propre installation photovoltaïque. - Pompe à chaleur: ce calcul est plus compliqué. Les pompes à chaleur air consomment nettement plus d’électricité que leurs homologues fonctionnant avec la chaleur du sol et des eaux souterraines. En outre, la taille et la classe d’efficacité énergétique du domicile jouent un rôle décisif. Dans notre exemple, il s’agit d’une maison individuelle avec une surface habitable de 120 m² et un besoin en chaleur de 100 kWh/m², ce qui représente 12 000 kWh par an. Comme nous ne chauffons pas toute l’année, nous estimons notre consommation annuelle d’électricité entre 2 400 et 4 300 kWh.
Cela représente en moyenne 3,5 kWc supplémentaires pour l’installation photovoltaïque. - Installation de climatisation : en matière de climatisation, il convient de distinguer les appareils split fixes des climatiseurs mobiles. Ces derniers sont nettement moins efficaces et plus gourmands en énergie. La consommation d’électricité peut être facilement calculée en multipliant la puissance de l’installation de climatisation par le nombre d’heures de fonctionnement par an. Il en résulte, pour une durée de service de 300 heures par an et un appareil plutôt puissant d’environ 5 kW, un besoin en électricité de 1 500 kWh.
Cela représente en moyenne 1,5 kWc supplémentaire pour l’installation photovoltaïque.
Si nous partons de l’hypothèse d’un foyer composé de quatre personnes comprenant une voiture électrique, une pompe à chaleur et une installation de climatisation, ce foyer aura besoin d’une installation photovoltaïque de 11,5 kWc pour couvrir ses besoins annuels en électricité avec l’énergie solaire autoproduite. Sans oublier que la grande majorité des familles ont une consommation d’électricité inférieure à celle de notre exemple. Il est rare qu’un foyer comporte à la fois une pompe à chaleur et une installation de climatisation individuelle.
Tout dépend des modules solaires
L’exemple du calcul ci-dessus devrait vous permettre d’estimer approximativement vos besoins annuels en électricité. Quelles conclusions pouvez-vous en tirer et de combien de modules solaires avez-vous besoin pour votre consommation individuelle en kilowattheures ?
La réponse à cette question dépend avant tout de la puissance des modules solaires choisis. Robert Reinbrech nous explique : « Un module solaire moderne possède aujourd’hui une puissance comprise entre 400 et 500 Wc. Cela signifie que chaque module produit environ 300 à 500 kWh d’électricité solaire par an. La valeur indicative générale est la suivante : trois modules solaires de 400 Wc fournissent un peu plus de 1 000 kilowattheures d’électricité par an, ce qui signifie qu’une installation de 10 kWc se compose d’environ 25 modules solaires. »
Vous trouverez dans le tableau ci-dessous le nombre approximatif de modules nécessaires pour la puissance souhaitée de l’installation photovoltaïque :
| Puissance de l’installation | Modules nécessaires (arrondis) |
|---|---|
| 1 kWc | 3 |
| 2 kWc | 5 |
| 3 kWc | 8 |
| 4 kWc | 10 |
| 5 kWc | 13 |
| 6 kWc | 15 |
| 7 kWc | 18 |
| 8 kWc | 20 |
| 9 kWc | 23 |
| 10 kWc | 25 |
| 11 kWc | 28 |
| 12 kWc | 30 |
| 13 kWc | 33 |
| 14 kWc | 35 |
| 15 kWc | 38 |
N’oubliez pas : ces données ne sont valables que dans des conditions idéales. Outre l’orientation des modules et leur qualité, les conditions météorologiques prédominantes exercent une influence décisive sur les performances de l’ensemble de l’installation photovoltaïque. « Il est évident que l’énergie solaire est moins produite sous des latitudes plus élevées et en hiver. Si le toit comporte en outre des zones d’ombre, dues par exemple à des bâtiments voisins, des arbres, des pylônes ou des cheminées, les rendements des modules solaires concernés diminuent de manière significative », explique l’expert Fronius de l’énergie photovoltaïque en citant les facteurs susceptibles de faire baisser le rendement de l’énergie solaire.
Quelle est la quantité de toit suffisante ?
Un seul module solaire mesure environ 1,7 m². On peut donc en déduire un besoin d’espace de 5 m² par kWc. Pour une installation solaire de 5 kWc, un toit relativement petit de 25 m² suffit. Si l’on veut toutefois produire 12 kWc ou plus d’énergie solaire sur son toit, les modules nécessaires couvrent plus de 60 m². Cela représente une part considérable pour une surface de toit moyenne de 100 m² pour une maison individuelle.
L’expert en énergie solaire souligne que : « Les propriétaires ne doivent pas oublier de déduire les fenêtres de toit et les cheminées de la surface totale. » Pour tirer le maximum de votre installation, vous devriez en outre faire attention aux zones d’ombrage déjà mentionnées.
Conclusion
L’abréviation « kWc » signifie « kilowatt crête » et décrit la puissance maximale d’une installation photovoltaïque. Pour chaque tranche de 1 000 kWh de consommation annuelle d’électricité, vous devriez prévoir 1 kWc sur l’installation photovoltaïque.
Pour dimensionner votre installation photovoltaïque, il est préférable de vous baser sur votre consommation d’électricité des années précédentes. Si vous avez par exemple consommé 4 500 kWh d’électricité, une installation photovoltaïque à partir de 4,5 kWc représente pour vous une solution économique. Avant d’acheter une installation, demandez-vous si vous envisagez d’acquérir une voiture électrique ou d’installer une pompe à chaleur pour chauffer votre logement. Pour les consommateurs de ce type, une augmentation de l’installation solaire de 2 à 3 kWc pour chacun s’impose.
Pour chaque kWc de puissance, vous avez besoin d’une surface de toit de 5 m². Une installation photovoltaïque puissante de 10 kWc couvre donc au moins 50 m² de votre toit.
Dans cet article, nous avons laissé de côté un autre facteur qui joue un rôle important dans le dimensionnement d’une installation photovoltaïque : le système de stockage d’énergie. Vous découvrirez dans un prochain article de blog comment l’intégrer (ultérieurement) dans votre installation et quelle capacité de stockage est intéressante pour votre foyer.
