L’été, le soleil, l’électricité solaire : et que se passe-t-il en hiver ? Les installations photovoltaïques produisent de l’électricité de manière fiable même en hiver, bien que les rendements soient plus faibles car le soleil est plus bas et que les jours sont plus courts. Et, contrairement aux idées reçues, le froid et la neige peuvent même avoir un effet positif sur les performances. Apprenez tout ce qu’il faut savoir sur la photovoltaïque en hiver : pourquoi et comment préparer votre installation photovoltaïque pour l’hiver, comment utiliser votre propre énergie solaire de manière optimale en hiver, pour vous chauffer ou pour la combiner à un système de stockage d’énergie.
Pourquoi le photovoltaïque fonctionne aussi en hiver ?
Moins d’heures d’ensoleillement, moins de rendement. La raison pour laquelle une installation photovoltaïque produit moins d’électricité en hiver est facile à expliquer :
D’une part, cela est dû au rayonnement solaire (rayonnement global) plus faible…
L’inclinaison de l’axe de la Terre fait qu’en hiver, le soleil est plus bas dans le ciel dans l’hémisphère nord. La position du soleil est plus plate et les rayons du soleil ne frappent pas les modules solaires à la verticale, mais selon un angle aigu. La quantité réduite de rayonnement direct entraîne une production d’énergie globale plus faible par mètre carré. De plus, l’intensité du rayonnement diminue en hiver, car la lumière parcourt un chemin plus long à travers l’atmosphère terrestre lorsque le soleil est bas. Une partie du rayonnement est alors absorbée par les nuages, la poussière, la vapeur d’eau et d’autres particules.
… d’autre part, cela est dû aux journées qui durent moins longtemps et aux conditions météorologiques plus difficiles :
en hiver, les journées sont nettement plus courtes, ce qui réduit considérablement le nombre d’heures d’exposition directe au soleil, même lorsque le ciel est dégagé. De même, les conditions météorologiques hivernales (plus de couverture nuageuse, de brouillard et de neige) contribuent à un rayonnement solaire plus faible.
Cependant, les installations photovoltaïques utilisent également le rayonnement diffus, c’est-à-dire le rayonnement qui ne provient pas directement du soleil, mais qui est diffusé par les molécules d’air ou les particules d’eau dans l’atmosphère. C’est grâce à ce rayonnement diffus que la production d’électricité d’une installation photovoltaïque reste stable les jours d’hiver maussades et voilés, même si le rendement diminue.
Quel est l’impact de la position basse du soleil en hiver sur la conception des installations photovoltaïques ?
Les installations photovoltaïques orientées est-ouest ont un rendement nettement plus faible en hiver (novembre, décembre, janvier) car, comme nous l’avons déjà expliqué, l’angle du rayonnement solaire n’est pas optimal : le soleil se lève plus tard et se trouve plus au sud. Dans ce cas, il est également important de tenir compte de la situation géographique et de la nature du terrain lors de la conception de l’installation. Les limites du brouillard, les montagnes, les forêts ou les constructions environnantes influencent la période d’ensoleillement utilisable, le rendement maximal étant obtenu en milieu de journée en hiver.
Par conséquent, les modules doivent être installés de manière plus inclinée en raison de l’angle d’incidence plus faible. Alors qu’en été, les installations situées sur des toits avec des inclinaisons de modules solaires comprises entre 10 et 30 degrés sont idéales, des installations sur toit avec des angles de montage abrupts ou des installations en façade avec des modules solaires montés en hauteur sur le bâtiment présentent de nets avantages en hiver. En outre, ces installations sont moins susceptibles d’être affectées par l’ombrage prolongé ou partiel en hiver.
Les surfaces supplémentaires, telles que les clôtures ou les murs de jardin, peuvent également être utilisées de manière optimale avec des modules solaires montés à la verticale. Un autre avantage réside dans le fait que la neige ne reste pratiquement pas sur les modules des installations en façade et que le gel fond plus rapidement, ce qui constitue une solution pratique en particulier dans les régions enneigées.
Même en hiver, les installations photovoltaïques verticales restent rentables car elles utilisent de manière optimale l’angle bas du soleil.
Quelle est la quantité d’électricité produite par une installation photovoltaïque en hiver ?
Sous nos latitudes, une installation photovoltaïque efficace permet d’atteindre un haut niveau d’autosuffisance énergétique de mars à octobre environ, et notamment en été où il est possible de compter sur une grande quantité d’énergie excédentaire. En effet, lors de la saison estivale, une installation photovoltaïque orientée vers le sud atteint des rendements journaliers qui correspondent à cinq ou six fois le dimensionnement. Pour une installation de 10 kWc, cela représente entre 50 et 60 kWh environ par jour.
En revanche, en hiver, le rendement est nettement plus faible pour les raisons susmentionnées. Une installation sur toit ne rapporte qu’environ 10 % à cette époque de l’année. Pour une installation de 10 kWc, cela représente environ un kWh par jour, alors qu’une installation en façade orientée vers le sud et de même taille peut produire environ 10 kWh par jour. Ces rendements ne concernent en priorité que les mois de novembre, décembre et janvier. Les rendements mensuels entre avril et septembre sont généralement très élevés, ce qui explique pourquoi le rendement annuel moyen d’une installation photovoltaïque reste malgré tout excellent.
| 8 kWc | Orientation | Est-ouest 30° | Sud 30° | Façade sud 90° (2023) |
|---|---|---|---|---|
| Janvier | Rendement photovoltaïque | 210 kWh (avec neige < 100 kWh) | 380 kWh | 450 kWh |
| Février | Rendement photovoltaïque | 370 kWh (avec neige < 200 kWh) | 580 kWh | 600 kWh |
| Mars | Rendement photovoltaïque | 680 kWh (avec neige < 420 kWh) | 920 kWh | 790 kWh |
Autonomie énergétique en hiver ? Tout dépend de la consommation.
Couvrir l’ensemble des besoins énergétiques pendant la saison froide uniquement grâce au photovoltaïque semble irréaliste. Le surdimensionnement de l’installation photovoltaïque doit être rentable sur l’ensemble de l’année. Différents facteurs, comme le système de chauffage, doivent être pris en compte ici. Par exemple, une maison individuelle équipée d’un chauffage à pellets et qui consomme environ 8 kWh par jour peut, si elle est bien située et bien orientée, atteindre un degré d’autosuffisance élevé (jusqu’à 90 %) en hiver, alors que même une maison à faible consommation d’énergie équipée d’une installation photovoltaïque de 10 kWc, pompe à chaleur incluse, ne peut compter que sur 20 % max. d’autosuffisance en hiver, étant donné que les besoins quotidiens en électricité pour la pompe à chaleur uniquement représentent déjà 10 à 40 kWh.
Conseils de planification pour un rendement photovoltaïque maximal en hiver :
- Combinaison idéale d’une orientation sud et est-ouest avec trois chaînes
- Optimisation de l’angle d’inclinaison des modules solaires pour une position basse du soleil. Pour un rendement hivernal maximal, une inclinaison de 20 à 50° sur le toit est optimale. Pour les systèmes de montage réglables, une adaptation saisonnière s’impose.
- Orientation de l’installation photovoltaïque verticale/en façade vers le sud, surtout dans les régions à fort enneigement
- Installation de modules solaires bifaces : ceux-ci peuvent utiliser la lumière des deux côtés. L’effet d’albédo, c’est-à-dire la réverbération des surfaces claires comme la neige, joue ici un rôle particulièrement important.
- Si nécessaire, dimensionnement un peu plus grand de l’installation photovoltaïque (selon la consommation de la pompe à chaleur + 3-5 kWc) et prise en compte du bilan annuel !
Le saviez-vous ?
Les installations photovoltaïques fonctionnent-elles vraiment mieux par temps froid ?
Oui, les installations photovoltaïques ont tendance à mieux fonctionner à des températures plus froides car la température ambiante a un effet direct sur le rendement des cellules solaires.
Le coefficient de température est déterminant pour la performance des modules solaires. Il indique de combien de pourcentage la puissance du module augmente ou diminue par degré Celsius de changement de température par rapport à la condition de test standard (= 25 °C). Les modules solaires sont en grande partie composés de silicium cristallin et ont un coefficient de température négatif d’environ -0,3 à -0,5 % par degré Celsius. C’est exactement le pourcentage de baisse de la performance du module pour chaque degré Celsius dépassant la température de test de 25 °C.
Pourquoi ? Lorsque la température augmente, la tension diminue alors que l’intensité du courant n’augmente que légèrement. La puissance électrique diminue donc globalement, car elle est le produit de la tension et de l’intensité du courant. À l’inverse, cela signifie que les performances augmentent dès que les températures baissent. À basse température, la tension des modules reste plus élevée et la puissance totale augmente. Les jours ensoleillés et froids peuvent ainsi être plus rentables que les jours chauds d’été.
Comment préparer l’installation photovoltaïque pour l’hiver ?
Une chose est sûre : un entretien régulier et une surveillance attentive de l’installation photovoltaïque sont les conditions de base pour obtenir les meilleurs rendements et garantir ainsi une longue durée de vie. Garder un œil attentif sur son installation photovoltaïque, aussi bien en ligne dans l’application de surveillance que directement sur le toit, permet donc de réagir rapidement aux défauts et de ne pas être surpris par des problèmes techniques, même en hiver. Astuce : un contrôle par un professionnel à la fin de l’automne s’avère utile pour que l’installation démarre la saison hivernale avec une surface nettoyée et une performance maximale.
De la neige sur les modules solaires, que faire ?
Neige sur les modules = pas de courant solaire ? Oui et non. Même avec une couche de neige meuble de quelques centimètres, les modules peuvent continuer à produire de l’électricité grâce à la lumière diffuse. La chaleur propre des modules et l’angle d’inclinaison plus important permet de faire fondre la neige et la glace. En règle générale, les modules solaires se nettoient tout seuls.
Toutefois, si le toit est recouvert d’une épaisse couche de neige de plus de 15 centimètres, la lumière du soleil ne peut plus atteindre les modules solaires. Dans ce cas, il convient de bien peser les avantages et les inconvénients d’un déneigement : concrètement, à combien s’élèvent la perte d’énergie et les coûts d’électricité qui en découlent ?
S’il s’agit d’une perte de coûts pour une courte période, il sera peut-être plus facile d’accepter cette perte plutôt que d’engager une entreprise professionnelle spécialisée dans le déneigement. Dans les zones situées en altitude, où les charges de neige sont élevées en permanence ou en cas de risque lié à la présence d’une quantité extrêmement importante de neige lourde et humide, il est recommandé de procéder à un déneigement pour alléger la charge. Ici aussi, la règle suivante s’applique : ne laissez monter sur le toit que des professionnels disposant d’un équipement spécial, le risque d’accident étant bien trop élevé pour les personnes non qualifiées. Les endroits accessibles de l’installation peuvent, si nécessaire, être déblayés depuis le sol à l’aide d’outils souples tels que des balais à neige à poils doux ou des pousseurs télescopiques. N’utilisez en aucun cas du sel de déneigement, car les particules de sel endommagent les modules solaires, ce qui entraîne une baisse des performances.
Liste de contrôle pour l’optimisation de l’autoconsommation en hiver :
1. Utiliser le système de stockage d’énergie : L’excédent d’électricité photovoltaïque est stocké dans la batterie pendant la journée et mis à disposition pour plus tard. En hiver, avec peu ou pas d’excédent photovoltaïque et des tarifs variables, il est intéressant de charger la batterie avec de l’électricité de réseau bon marché et d’y recourir ensuite lorsqu’elle est à nouveau plus chère.
2. Chauffage et production d’eau chaude avec l’installation photovoltaïque : L’électricité solaire autoproduite peut également être utilisée en hiver pour le chauffage et la production d’eau chaude. Les régulateurs de consommation tels que le Fronius Ohmpilot utilisent déjà de faibles quantités d’excédents d’énergie photovoltaïque pour commander le thermoplongeur dans le chauffe-eau ou le ballon tampon et y maintenir constamment une température d’eau élevée. Couplée au photovoltaïque, la pompe à chaleur est également plus efficace : elle n’a pas besoin de se mettre en marche et de s’arrêter aussi souvent, ce qui soulage l’ensemble du système de chauffage du ménage et le rend ainsi plus durable.
3. Gestion intelligente de l’énergie : Avec un outil de surveillance comme Fronius Solar.web, il est toujours possible de garder un œil sur le rendement et la consommation, voire sur les consommateurs d’électricité cachés dans le foyer, et de procéder à des réglages ciblés permettant à l’installation photovoltaïque de fonctionner encore plus efficacement.
Des outils intelligents de gestion de l’énergie basés sur l’IA, tels que l’assistant de coûts énergétiques de Fronius, analysent en permanence la production et la consommation d’électricité prévues ainsi que les prix actuels de l’électricité et adaptent la stratégie de stockage de la batterie de manière optimale à ces données. Cela permet d’utiliser efficacement les ressources énergétiques et de réaliser des économies substantielles sur les coûts d’électricité.
4. Adapter la consommation au moment opportun : Si les consommateurs à forte consommation d’énergie tels que le lave-linge, le lave-vaisselle, etc. fonctionnent exactement au moment où l’installation photovoltaïque produit beaucoup d’électricité solaire, en priorité en milieu de journée en hiver, cela a un effet positif sur la consommation propre. En outre, le déplacement de la charge et les changements de comportement en matière de consommation d’énergie se répercutent également sur le porte-monnaie.
5. Recharger une voiture électrique : Même si le rendement et l’excédent de l’installation photovoltaïque sont plus faibles en hiver qu’en été, il est judicieux de recharger la voiture électrique avec son propre courant photovoltaïque : là encore, il est important d’adapter les temps de charge aux heures les plus ensoleillées de la mi-journée. Les bornes de charge intelligentes permettent une charge dynamique avec l’excédent photovoltaïque et peuvent également utiliser automatiquement des tarifs d’électricité variables pendant la nuit, aux heures où ils sont les plus faibles.
Astuce : la station de charge optimisée pour le photovoltaïque Fronius Wattpilot Flex peut commuter automatiquement entre la charge monophasée et triphasée et utiliser les plus petits excédents d’énergie photovoltaïque compris entre 1,38 et 22 kW. Ainsi, aucun rayon de soleil n’est perdu, même en hiver.
En conclusion, l’utilisation d’installations photovoltaïques en hiver est-elle avantageuse ?
Sous nos latitudes, les installations photovoltaïques produisent nettement moins d’électricité pendant les journées d’hiver, qui sont plus courtes qu’en été. Cependant, une planification appropriée de l’installation, par exemple avec une installation en façade orientée vers le sud ou des angles d’inclinaison des modules plus élevés, permet d’utiliser au mieux le soleil, même en hiver. Des outils intelligents de gestion de l’énergie aident à intégrer efficacement le système de stockage d’énergie, la borne de recharge pour véhicules électriques et le régulateur de consommation dans votre système énergétique global, tout en augmentant votre autoconsommation. Ainsi, vous pouvez atteindre un certain degré d’autonomie, même pendant la saison froide.
