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Calcul ombre portée panneau solaire

Calcul ombre portée panneau solaire : définition et méthodes

Le calcul ombre portée panneau solaire est l’étude détaillée des phénomènes d’ombre présents dans la zone d’implantation du système photovoltaïque


Le calcul d’ombre porte sur les éléments architecturaux ou naturels entourant un système solaire afin de déterminer leur impact sur le rayonnement solaire incident et s’ils peuvent projeter des ombres sur les surfaces captantes des panneaux solaires. Cet article analyse le calcul ombre portée panneau solaire, ses facteurs d’influence et comment atténuer ses effets. Le calcul d’ombre porte n’est pas simple car les ombres changent de position au cours de la journée et de l’année en raison de l’angle du soleil. Assurez-vous donc d’utiliser un logiciel de conception solaire qui permet d’évaluer précisément les ombres résultant des obstacles proches et lointains grâce à des relevés photographiques simples et à la création d’un diagramme solaire détaillé du site d’installation.

Qu’est-ce que le calcul d’ombre portée panneau solaire ?

Le calcul d’ombre porte sur les phénomènes d’ombre présents dans la zone d’implantation du système photovoltaïque. Même une petite partie d’un panneau solaire obscurcie par une ombre réduit considérablement sa capacité à générer de l’électricité. Le calcul d’ombre permet de prévoir et de comprendre comment les ombres affecteront la production d’énergie solaire du système. Cela est crucial pour maximiser l’efficacité et garantir que votre investissement en énergie solaire soit rentable à long terme.

Les facteurs causant l’ombre portée panneau solaire

L’ombre peut être causée par plusieurs facteurs : 

  • bâtiments environnants : les bâtiments voisins, surtout s’ils sont élevés ou situés dans la direction du rayonnement solaire, peuvent projeter des ombres sur les panneaux solaires. Ce phénomène est plus visible tôt le matin ou en fin d’après-midi lorsque le soleil est bas sur l’horizon ;
  • arbres et végétation : les arbres et autres formes de végétation peuvent générer des ombres saisonnières ou quotidiennes en fonction de leur position et de leur croissance ;
  • structures proches : toute autre structure, telle que des poteaux ou des clôtures, peut contribuer à l’ombre en fonction de leur hauteur et de leur position ;
  • topographie du terrain : les reliefs à l’horizon et les obstacles lointains réduisent les heures d’irradiation solaire tout au long de la journée et de l’année.

Comment calculer l’ombre portée panneau solaire ?

Le calcul d’ombre portée panneau solaire nécessite une analyse approfondie des obstacles environnants et de leurs positions par rapport aux panneaux solaires. Les étapes clés sont : 

  • inspection sur site : lors de l’installation, une analyse inclinométrique est effectuée pour repérer les objets susceptibles de causer des ombres ;
  • étude de l’incidence solaire : comprendre l’angle du soleil à différentes heures du jour et pendant différentes saisons. Cela implique d’analyser le mouvement du soleil et les changements de sa position angulaire tout au long de l’année. Cette information est essentielle pour déterminer quand et d’où des ombres seront projetées sur les installations ;
  • identification des sources d’ombre dans la zone environnante ; celles-ci peuvent inclure des bâtiments proches, des arbres, des montagnes ou d’autres structures physiques. Les éléments temporaires tels que les grues ou les véhicules, susceptibles d’influencer l’ombre pendant la journée, sont également pris en compte ;
  • relevé de l’azimut et de l’inclinaison : pour évaluer l’ombre de ces sources, il est essentiel de mesurer l’azimut et l’inclinaison des sources elles-mêmes, éléments fondamentaux pour calculer quand et dans quelle mesure l’ombre influencera les panneaux solaires ;
  • optimisation de l’orientation et de la position des panneaux solaires : une fois les données d’ombre obtenues, elles peuvent être utilisées pour optimiser l’orientation et la disposition des panneaux solaires. Cela peut inclure le réglage de l’angle d’inclinaison des panneaux et la planification de la position des éléments environnants pour réduire l’ombre aux moments critiques ;
  • prévision et optimisation à long terme : l’analyse des ombres ne se limite pas à évaluer les ombres en une seule journée. Il est crucial de prévoir également comment les ombres changeront au fil des saisons. Ces prévisions à long terme aident à optimiser l’efficacité du système solaire tout au long de l’année.

Les valeurs obtenues seront ensuite intégrées dans le diagramme solaire et analysées avec un logiciel de conception solaire spécifique pour vérifier si, pendant certaines périodes de l’année, ces éléments projettent des ombres sur le système.

Ombre portée panneau solaire sur le diagramme solaire issu du logiciel Solarius-PV

Ombre portée panneau solaire sur le diagramme solaire issu du logiciel Solarius-PV

 

Effets de l’ombre portée sur l’efficacité

L’ombre réduit la quantité de lumière solaire atteignant les cellules photovoltaïques, diminuant ainsi leur capacité à générer de l’électricité. Ce phénomène est souvent mesuré par le terme coefficient d’ombre qui quantifie l’effet des ombres sur la production d’énergie des panneaux solaires.

Coefficient d’ombre

Le coefficient d’ombre représente la fraction de l’énergie irradiée nette de l’énergie perdue en raison des ombres. Ce paramètre aide les concepteurs à prendre des décisions éclairées sur la position et l’orientation des panneaux. De plus, il est utile pour calculer les pertes d’énergie et estimer la production totale du système.

Le calcul de ce coefficient implique une analyse détaillée de la quantité de lumière solaire atteignant le panneau à différents moments de la journée et pendant différentes saisons. Un coefficient d’ombre faible indique un impact significatif sur l’énergie solaire incidente sur le panneau et donc sur l’électricité produite par celui-ci.

Par exemple, un coefficient de 0,9 indique que l’énergie atteignant les panneaux est égale à 90 % de celle disponible en l’absence d’ombre, réduisant ainsi l’énergie irradiée sur le panneau de 10 %.

Distance entre les rangées de panneaux solaires

Lors de l’installation de panneaux solaires sur une surface, l’un des aspects clés à considérer est la distance optimale entre les rangées de panneaux. Le choix de la distance entre les rangées dépend en grande partie de la nature de la surface sur laquelle le système sera installé. Voici quelques points à prendre en compte : 

  • surface inclinée : si l’installation se fait sur une surface inclinée, comme un toit en pente, les panneaux solaires sont généralement positionnés de manière à être alignés avec l’inclinaison du toit lui-même. Dans ce cas, la distance entre les rangées de panneaux n’est généralement pas une préoccupation majeure car elle suit l’inclinaison naturelle de la surface ;
  • surface plane : si le système est placé sur une surface plane (comme un terrain ou un toit plat), il est crucial de calculer avec précision à la fois l’inclinaison des panneaux et la distance entre les rangées. Cela est particulièrement important pour éviter les ombres causées par les modules eux-mêmes, en tenant compte notamment de l’angle du soleil à différentes heures du jour et à différents moments de l’année.
Inclinaison 30-35° - Direction Sud

Infographie Inclinaison 30-35° – direction Sud

L= latitude – D= distance entre les rangées – β= angle d’inclinaison – g= azimut – α= hauteur solaire

Pour déterminer la distance idéale entre les rangées de panneaux solaires, il est nécessaire de calculer à la fois la hauteur et la distance entre une rangée de modules et une autre afin que les panneaux placés à l’avant n’engendrent pas d’ombres sur ceux situés à l’arrière, un phénomène connu sous le nom d’ombres portées. Si la distance entre les rangées n’est pas précisément calculée, il est possible que les modules de la rangée avant projettent des ombres sur les modules de la rangée suivante, réduisant ainsi l’efficacité globale du système. Pour gérer efficacement l’ombre portée et garantir des résultats fiables, vous pouvez utiliser un logiciel de conception solaire capable de calculer automatiquement la distance minimale entre les rangées de panneaux solaires sur diverses surfaces, qu’elles soient horizontales, verticales ou inclinées.

 

 

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