Ombrage des installations photovoltaïques : quel impact sur le rendement et quelles solutions existent

Lorsqu’on planifie une installation photovoltaïque, on s’intéresse généralement à l’orientation du toit ou à la puissance des modules solaires. Pourtant, un facteur important est souvent sous-estimé : l’ombrage. Même une ombre légère peut réduire la production d’électricité. Cela ne signifie toutefois pas qu’une installation photovoltaïque n’est pas rentable. Les technologies modernes et une planification bien pensée permettent également d’exploiter de manière rentable les toitures partiellement ombragées. Pour en savoir plus, consultez notre article.

Que signifie l’ombrage pour une installation photovoltaïque ?

On parle d’ombrage lorsque la lumière du soleil est bloquée, en totalité ou en partie, par un obstacle, ce qui réduit la quantité de lumière qui atteint les modules photovoltaïques. Comme les modules photovoltaïques ont besoin de la lumière du soleil pour produire de l’électricité, toute diminution de l’ensoleillement entraîne une baisse de la production électrique.

L’impact de l’ombrage dépend de différents facteurs, notamment de sa durée, de l’heure de la journée et de l’étendue de la zone ombragée. La configuration technique de l’installation joue également un rôle.

Quelles sont les causes de l’ombrage?

L’ombrage peut être dû aussi bien à des éléments naturels qu’à des constructions. Les arbres et la végétation dense en sont les causes les plus fréquentes. Mais les bâtiments voisins et les cheminées peuvent également projeter de l’ombre sur les modules photovoltaïques. Les fenêtres de toit, les antennes ou encore la configuration du terrain peuvent elles aussi être à l’origine d’un ombrage.

Les obstacles qui projettent une ombre sur les modules photovoltaïques aux heures les plus ensoleillées de la journée, notamment autour de midi, sont particulièrement problématiques. En revanche, un ombrage de courte durée tôt le matin ou en fin de journée a un impact moindre sur le rendement annuel.

À noter : les modules photovoltaïques eux-mêmes peuvent également provoquer de l’ombrage. On parle alors d’auto-ombrage.

Pourquoi une petite zone d’ombre suffit-elle à réduire la production ?

Même une faible ombre peut réduire la production d’électricité d’une installation photovoltaïque. Cela s’explique notamment par le fait que les modules photovoltaïques sont souvent raccordés entre eux en « strings ». Le même courant circule alors à travers tous les modules d’un même string. Si l’un des modules produit moins d’électricité en raison d’un ombrage, cela peut ralentir l’ensemble du string et entraîner une baisse de production plus importante. Les modules photovoltaïques sont toutefois souvent équipés de diodes bypass, qui permettent de limiter l’impact d’un ombrage ponctuel. Malgré cela, un ombrage mal situé peut réduire le rendement de l’installation.

Dans quelle mesure l’ombrage réduit-il le rendement ?

Il n’est pas possible de déterminer précisément dans quelle mesure un ombrage réduit la production d’électricité. En effet, chaque situation de toiture est différente. Alors que de légers ombrages pendant quelques minutes par jour n’ont que très peu d’impact sur la production annuelle, un ombrage permanent couvrant une grande partie des modules réduit considérablement la production d’énergie. Les facteurs suivants sont notamment déterminants :

• Nombre de modules photovoltaïques ombragés
• Moment de la journée où l’ombrage se produit
• Durée de l’ombrage au cours de la journée et de l’année
• Degré d’ombrage des modules
• Technologie d’onduleur utilisée

Il n’y a toutefois pas lieu de s’inquiéter : une analyse professionnelle de l’ombrage permet de déterminer, avant même l’installation, les rendements réalistes et l’emplacement optimal des modules.

Une installation photovoltaïque est-elle rentable malgré l’ombrage ?

L’ombrage ne constitue pas nécessairement une raison pour renoncer à une installation photovoltaïque. Aujourd’hui, des outils de planification permettent de positionner les modules de manière ciblée afin de limiter au maximum les zones ombragées. De plus, certaines solutions techniques permettent de réduire considérablement l’impact de modules partiellement ombragés.

Une installation photovoltaïque peut donc rester rentable malgré les ombrages. Cela est notamment le cas lorsque la part d’autoconsommation est élevée et que les prix de l’électricité augmentent.

Quelles solutions techniques existent pour limiter l’impact de l’ombrage ?

Contrairement au passé, il existe aujourd’hui de nombreuses possibilités pour limiter les pertes de production dues à l’ombrage.

Contrairement au passé, il existe aujourd’hui de nombreuses possibilités pour limiter les pertes de production dues à l’ombrage.

Ombrage entre les modules

Selon le système de montage utilisé, une distance minimale entre les modules doit être respectée. Cela permet d’éviter que les modules ne se fassent de l’ombre lorsqu’ils sont installés trop près les uns des autres.

Optimiseurs de puissance

Une autre possibilité consiste à installer des optimiseurs de puissance. Ceux-ci sont directement installés sur chaque module photovoltaïque et veillent à ce que chaque module fonctionne aussi efficacement que possible, indépendamment du reste de l’installation. Ils permettent ainsi d’éviter que l’ombrage d’un module n’affecte négativement les performances des modules qui ne sont pas ombragés.

Micro-onduleurs

Et si chaque module disposait de son propre onduleur ? C’est précisément ce que permettent les micro-onduleurs. Avec cette solution, chaque module photovoltaïque est équipé de son propre onduleur et fonctionne ainsi de manière entièrement indépendante.

Si un arbre fait de l’ombre à certains modules, cela n’affecte que très peu les autres modules. Les micro-onduleurs sont particulièrement adaptés aux toitures présentant une géométrie complexe ou aux petites installations.

Planification adéquate

Lorsqu’un seul module est ombragé, cela ne limite pas uniquement sa propre production d’électricité, mais également celle de tous les autres modules raccordés au même string. Outre l’utilisation d’optimiseurs, une planification judicieuse peut également contribuer à limiter cet effet. Par exemple, au lieu de raccorder 20 modules à un seul string, il est possible de les répartir en deux strings de 10 modules chacun. Cette solution peut notamment être intéressante lorsque dix modules sont ombragés l’après-midi.

Comment l’ombrage est-il analysé avant l’installation ?

Une entreprise expérimentée et professionnelle réalise généralement une analyse détaillée de l’ombrage dès la phase de planification. Pour ce faire, elle utilise un logiciel de simulation tel que PV*SOL, par exemple. Sur la base de cette analyse, il est possible d’optimiser le positionnement, le nombre et le raccordement des modules.

Est-il possible d’analyser l’ombrage a posteriori ?

Il est possible de réduire les effets de l’ombrage a posteriori. Les arbres peuvent par exemple être élagués, les antennes déplacées ou certains modules repositionnés. L’installation ultérieure d’optimiseurs de puissance peut également contribuer à limiter les pertes. La solution à mettre en œuvre dépend toujours de la situation spécifique.

Ombrage en hiver

Les ombres sont plus longues en hiver, car le soleil est plus bas qu’en été. Les ombres projetées par les bâtiments ou les arbres peuvent ainsi s’étendre considérablement. Leur influence sur la production annuelle reste toutefois limitée, car le rayonnement solaire est de toute façon plus faible en hiver.

Questions fréquentes sur l’ombrage des installations photovoltaïques

Une installation photovoltaïque à l’ombre est-elle pertinente ?

Une installation photovoltaïque à l’ombre n’est pas nécessairement problématique. Si la toiture est peu ombragée, une planification judicieuse et l’utilisation de solutions techniques adaptées permettent d’exploiter l’installation de manière rentable.

Quelle quantité d’ombre une installation photovoltaïque peut-elle supporter ?

Il n’existe pas de seuil fixe à partir duquel l’ombrage devient problématique pour une installation photovoltaïque. Contrairement aux modules constamment ombragés, les ombrages temporaires ont peu d’impact sur la production de l’installation.

Les optimiseurs de puissance sont-ils toujours nécessaires ?

Les optimiseurs de puissance sont particulièrement utiles en cas d’ombrage régulier et n’apportent que peu d’avantages sur les toitures qui ne sont pas ombragées.

Comment savoir si ma toiture est ombragée ?

Une analyse professionnelle de l’ombrage tenant compte de son évolution au cours de l’année permet de déterminer au mieux la rentabilité d’une installation. Il est toutefois également possible d’obtenir une première estimation en observant l’environnement de la toiture.

Conclusion

L’ombrage peut avoir une influence importante sur la rentabilité d’une installation photovoltaïque. Cela ne signifie toutefois pas qu’une installation ombragée ne soit pas rentable. Une planification minutieuse et une installation réalisée dans les règles de l’art permettent de réduire considérablement les pertes de production.