Quel est le meilleur angle pour les panneaux solaires

Le meilleur angle pour les panneaux solaires

Bienvenue dans cet article informatif.

Vous voulez construire un système d’énergie solaire vraiment efficace mais vous ne savez pas comment évaluer la bonne orientation des panneaux solaires et comment calculer l’angle d’inclinaison parfait ?

Pas de problème, vous trouverez sur cette page toutes les informations et les conseils qui vous permettront de connaître pas à pas la bonne orientation (angle d’azimut) et la meilleure inclinaison de vos panneaux (angle d’inclinaison) en fonction de la période saisonnière durant laquelle vous avez une plus forte demande d’électricité et de la situation géographique où vous souhaitez installer le système d’énergie solaire.

En effet, grâce à une formule mathématique et à notre carte de la latitude des États-Unis, vous apprendrez à calculer l’inclinaison optimale pour votre ville aussi bien en été qu’en hiver, sans perdre de temps et gratuitement.

Dans quelle direction les panneaux doivent-ils être orientés ?

Lors de la conception d’un système d’énergie solaire, il est essentiel de choisir le côté du toit sur lequel monter les panneaux. Il faut donc savoir de quel côté le rayonnement solaire est le plus élevé pendant toute la journée afin d’avoir une production d’énergie maximale possible. Puisque les panneaux solaires sont plus productifs lorsque les rayons du soleil sont perpendiculaires à leur surface, la meilleure orientation est certainement celle qui est directement orientée vers le SUD (angle d’azimut = 180°). Au contraire, dans les pays de l’hémisphère sud (comme l’Afrique du Sud et l’Australie), la meilleure orientation est le vrai NORD.

Dans le cas où l’installation dans la direction du Sud n’est pas possible ou que nous avons des problèmes d’ombrage (comme un très grand arbre), il est possible de modifier légèrement l’orientation des panneaux.

Il est en effet utile de savoir que, si les panneaux solaires sont orientés en dehors du vrai sud, jusqu’à un maximum de 45° (sud-est et sud-ouest), la production annuelle subit une réduction assez limitée (1-3%). Le rayonnement solaire que les panneaux reçoivent est presque le même. Toutefois, si les panneaux sont tournés à un angle supérieur à 45 ° par rapport au sud vrai, la production commence à diminuer de manière significative.

À 90° du sud vrai (donc à l’est et à l’ouest), la production peut chuter jusqu’à 30%. Cette baisse est due au fait que les panneaux solaires, pendant la majeure partie de la journée, sont exposés à une lumière solaire faible et non perpendiculaire. Ces panneaux produiront certes de l’énergie solaire mais dans une moindre mesure que les panneaux orientés directement vers le sud.

Quel est l’angle d’inclinaison optimal pour les panneaux solaires ?

Bien, maintenant que nous savons que la direction optimale est le sud, nous devons trouver l’angle d’inclinaison optimal.

Tout d’abord, dans le choix de l’angle d’inclinaison des panneaux solaires sur le toit d’une maison, nous sommes tenus de satisfaire deux besoins fondamentaux : le besoin de production d’énergie et le besoin d’un résultat final esthétique et durable. Le toit d’une maison a déjà sa propre inclinaison et sa propre pente, il faut donc chercher un compromis entre ces deux besoins. Connaître l’angle optimal à des fins de production nous permettra de choisir le meilleur compromis pour notre installation.

Si, d’autre part, vous souhaitez construire la structure d’un auvent de parasol avec des panneaux solaires ou la structure d’un système solaire au sol ou d’un espace de stationnement innovant couvert par plusieurs panneaux câblés en série ou câblés en parallèle, ce guide sera très utile dans la phase de conception de la structure car il vous fournira l’angle d’inclinaison optimal de la structure par rapport au plan horizontal.

L’angle d’inclinaison optimal qu’auront nos panneaux solaires est essentiellement influencé par deux facteurs :
– la latitude du lieu géographique où nous voulons les monter
– la période de l’année où nous avons besoin de plus d’énergie

Comment la latitude affecte-t-elle l’angle d’inclinaison ?

Comme je l’ai dit précédemment, plus un panneau solaire est perpendiculaire aux rayons du soleil, plus il produit de l’électricité. La production maximale d’énergie est atteinte à midi, lorsque le soleil atteint son altitude maximale sur l’horizon. Nous devons donc connaître, au cours de l’année, l’altitude maximale et minimale du soleil à midi afin de savoir de combien de degrés nos panneaux doivent être inclinés. Pour cela, deux jours spéciaux de l’année nous viennent en aide.

Comme beaucoup d’entre vous le savent déjà, il y a un jour de l’année où nous avons moins d’heures de lumière et un jour de l’année où nous avons plus d’heures de lumière. Ces jours sont appelés …
– solstice d’hiver
– solstice d’été

Le solstice d’été, au cours duquel nous avons plus d’heures de lumière, est le 20 ou le 21 juin et le soleil à midi est à son altitude annuelle la plus élevée (voir figure) ; tandis que le solstice d’hiver, au cours duquel nous avons moins d’heures de lumière, est le 21 ou le 22 décembre et le soleil à midi est à son altitude annuelle la plus basse (voir figure).

Selon la latitude à laquelle nous vivons, l’altitude annuelle maximale et minimale du soleil à midi change également. Comme on peut le voir sur la figure ci-dessous (crédit cartographique : Mapsofworld.com), la latitude des États-Unis continentaux est comprise entre environ 49° Nord (Alaska exclu), jusqu’à un peu plus de 26° Sud (Texas). Pour connaître l’altitude du Soleil pendant le solstice d’été et d’hiver, il suffit d’identifier les degrés de latitude dans lesquels nous voulons installer notre système d’énergie solaire. Regardons la figure ci-dessous. Par exemple, si nous sommes à Chicago, la latitude sera d’environ 42°.

Latitude des États-Unis continentaux

Calcul de la hauteur maximale du Soleil à midi

Une fois la latitude identifiée, nous devons soustraire 23° (angle approximatif actuel de l’inclinaison de la Terre). La dernière opération mathématique est : 90 – (résultat obtenu). Dans le cas de Chicago, nous aurons le point de culmination du Soleil à 71°, obtenu par le calcul 90 – (42-23). Pour obtenir un rendement énergétique maximal pendant le solstice d’été, les panneaux solaires de Chicago doivent être orientés vers le SUD et être inclinés de 19° (90-71). De cette façon, à midi, les panneaux seront parfaitement perpendiculaires aux rayons du soleil.

Calcul de la hauteur minimale du soleil à midi

Pour calculer la hauteur du soleil à midi pendant le solstice d’hiver, au lieu de soustraire, il faut ajouter 23°. L’opération mathématique suivante reste inchangée. Le résultat pour Chicago est 90 – (42 + 23) = 25°. Pour obtenir un rendement énergétique maximal pendant le solstice d’hiver, les panneaux solaires de Chicago doivent être orientés vers le SUD et être inclinés de 65° (90-25). De cette façon, à midi, les panneaux seront parfaitement perpendiculaires aux rayons du soleil.

D’après les calculs, il est immédiatement évident qu’un angle d’inclinaison élevé des panneaux favorisera une plus grande production d’énergie pendant la saison hivernale, tandis qu’un angle d’inclinaison faible des panneaux favorisera une plus grande production d’énergie pendant la saison estivale.

Quel angle d’inclinaison choisir pour notre système ? Simple, celui qui répond à nos besoins énergétiques.

Si nous sommes à Chicago et que nous avons besoin d’énergie uniquement pendant la saison hivernale, il est bon de choisir un angle d’inclinaison entre 53° et 65° (exemple 59°), tandis que si nous avons besoin uniquement en été, il est bon de choisir un angle d’inclinaison entre 19° et 30° (exemple 24,5°). En revanche, si nous avons un besoin plus important pendant la saison estivale, il est bon d’avoir un angle d’inclinaison compris entre 19° et 42° (par exemple 30°). Si au contraire, nous avons un plus grand besoin pendant la saison d’hiver, il est bon d’avoir un angle d’inclinaison entre 42° et 65° (par exemple 53°).

Si nos besoins énergétiques à Chicago sont constants tout au long de l’année, alors nous pouvons opter pour un juste milieu, comme 42°, toujours avec une orientation vers la direction SUD.

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