Calculer le potentiel photovoltaïque
Le calcul du potentiel photovoltaïque de la toiture d’un bâtiment constitue un enjeu important lorsque l’on recherche la performance énergétique à moindre coût financier et environnemental.
Que ce soit dans un objectif de contribution à la transition énergétique ou de réduction de factures d’énergie, les raisons du recours à l’énergie solaire sont nombreuses. Avant d’envisager l’acquisition d’installations solaires, il est important de connaître les paramètres à prendre en compte pour leur installation.
Comment calculer le potentiel photovoltaïque ? La réponse dans cet article.
Qu’appelle-t-on potentiel photovoltaïque ?
Calculer le potentiel photovoltaïque implique la prise en compte de nombreux éléments inhérents à ce mode d’énergie, physiques ou environnementaux. En cela, quelques termes sont à connaître :
Ressource brute
Il s’agit de l’énergie solaire qui arrive au niveau du bâtiment. Il s’agit plus précisément de l’irradiance horizontale globale (ou irradiation solaire) qui est la quantité totale de rayonnement à ondes courtes reçue d’en haut par une surface horizontale au sol. Elle est exprimée en kWh/m^2/an.
Rendement
Un panneau solaire ne restitue pas l’entièreté de l’énergie solaire reçue, son rendement est généralement situé entre 7 et 24%.
Le rendement d’un panneau solaire dépend de la surface et de l’inclinaison du panneau, de l’orientation choisie et de la localisation géographique de l’installation. Au-delà de l’aspect contextuel de l’installation, des éléments intrinsèques au panneau solaire influent sur le rendement. Ainsi, le rendement du panneau solaire dépend aussi de sa puissance, de la perte liée à la circulation dans les câbles, ou de l’onduleur (organe qui transforme le courant continu en courant alternatif).
Potentiel solaire
Le calcul du potentiel solaire implique de prendre en compte plusieurs facteurs que sont :
- les conditions météorologiques : en fonction des régions, l’ensoleillement n’est pas le même
- rendement des installations : cf. ci-dessus
- surface de toit sur laquelle il est possible d’installer des équipements : pour évaluer le potentiel solaire le plus précis possible, les caractéristiques du toit doivent être étudiés :
- matériau de toit : certains matériaux ne permettent pas l’installation de panneaux solaires
- vétusté du toit
- présence d’objet sur le toit
- azimut
- …
Cadastre solaire
Après avoir calculé le potentiel photovoltaïque et solaire de chaque toit, il est possible de construire le cadastre solaire.
Celui-ci consiste à évaluer et cartographier le potentiel solaire à de grandes échelles, celles d’une région par exemple.
Puissance crête photovoltaïque
Il s’agit de la quantité maximale d’électricité qui peut être produite par panneau, elle dépend donc de la technologie mise en œuvre pour la construction du module.
La puissance crête photovoltaïque s’exprime en kilowatt-crête, et considère des conditions optimales de fonctionnement.
Les solutions de namR pour calculer le potentiel photovoltaïque et déployer massivement le recours au solaire en France
Après avoir identifié tous les paramètres impliqués dans la décision de recourir au photovoltaïque, il s’agit de contextualiser cet objectif.
En effet, le potentiel photovoltaïque sera différent selon la zone géographique et la morphologie des bâtiments. Si l’objectif est d’élaborer un cadastre solaire, il faudra obtenir des données fiables et géolocalisées en grande quantité, sur un scope géographique important.
La data est un excellent outil pour faciliter le travail des décisionnaires, et permet de fournir, par bâtiment, et même au pan de toit, un potentiel photovoltaïque. À partir de là, massifier le déploiement d’installations solaires devient largement envisageable et accessible. Comment la data aide au calcul du potentiel photovoltaïque et comment procède-t-elle ?
La data de namR est issue d’un processus complexe de fabrication impliquant de nombreuses technologies. Elle mobilise de la computer vision, de la géomatique, du deep learning… et aussi des règles métier co-construites à l’aide d’expertises telles que celle du Laboratoire de Météorologie Dynamique par exemple. Ainsi, namR produit des attributs visant à décrire un bâtiment sous 200 modes de lecture différents (sa hauteur, son enveloppe, son contexte sociodémographique, son activité, son mode de chauffage… peuvent ainsi être connus).
Dans le cadre d’un projet de solarisation, namR propose des attributs qui vont anticiper différentes contraintes, et aussi permettre de calculer le potentiel photovoltaïque.
Exemples d’attributs liés aux contraintes techniques :
- Obstacle sur toiture : détection d’éléments sur le toit des bâtiments gênant l’installation d’équipements solaires
- Orientation : détection des orientations cardinales des toits
- Inclinaison : en fonction de l’inclinaison, l’installation solaire peut radicalement changer
- Ombrage : détection des zones de toit ombragées et identification des pans de toit qui ne sont pas ensoleillés à longueur d’année
Exemples d’attributs liés aux contraintes contextuelles :
- Proximité de monuments historiques : les plans locaux d’urbanisme peuvent parfois empêcher l’installation de solutions solaires à proximité de monuments historiques
- Zone protégée : de la même manière, une zone protégée peut potentiellement ne pas accueillir d’installations solaires
La data de namR au service du calcul du potentiel photovoltaïque en France
Au-delà de l’anticipation des contraintes pour l’installation de matériel photovoltaïque, namR propose des attributs permettant notamment de connaître en amont le potentiel photovoltaïque de chaque pan de toit. En cela, notre équipe a pu déterminer le gisement d’énergie solaire en France. À partir de nos données, non seulement nous connaissons le nombre d’installations solaires en France mais nous avons aussi pu estimer un potentiel inexploité sur toiture. Celui-ci s’élevait à 526 GWc en 2021 en France.
En plus des estimations liées à l’énergie solaire à développer, la data de namR a permis de dresser un état des lieux du solaire en France. Une étude récemment menée par nos équipes a été mise en valeur sur différents médias régionaux, nationaux et spécialisés.
Ainsi, l’étude révèle que le top 3 des régions françaises les plus dotées en équipements solaires en 2020 étaient :
- Nouvelle-Aquitaine avec 2753 MW de puissance raccordée
- Occitanie avec 2160 MW de puissance raccordée
- Provence-Alpes-Côtes-d’Azur avec 1436 MW de puissance raccordée
Nous avons complété ces résultats par un top 5 des villes de plus de 50 000 habitants disposant de surfaces solaires sur les toits de leurs bâtiments. Avec un podium constitué d’Hyères, Perpignan et Pessac, les villes situées dans le Sud et Sud-Ouest de la France sont les plus représentées et profitent d’installations plus grandes.
En revanche, lorsqu’il s’agit d’étudier la présence d’au moins un panneau thermique ou photovoltaïque par bâtiment, on s’aperçoit que les villes françaises de plus de 50 000 habitants sont réparties de manière plus homogène à travers le territoire. Ainsi, les villes de Valence, Perpignan et de Strasbourg arrivent en tête de ce classement.
Si certains territoires s’appuient déjà sur le solaire, il peut encore être développé. C’est une solution rapide en temps de développement, en comparaison à l’éolien, et qui bénéficie d’une capacité de mobilisation unique car elle est plus facilement déployable . Dans un contexte où les énergies fossiles sont de plus en plus contestées, le solaire apparaît comme une solution vers une transition durable qui adresse à la fois à l’urgence climatique mais aussi à la crise énergétique engendrée par la situation géopolitique en cours.” indique Chloé Clair.
namR met gratuitement à votre disposition “L’open data au service de la solarisation des bâtiments” pour compléter cet article.
