Panneaux solaires et canicule : amis ou ennemis ?

Il fait chaud. Très chaud. Les organismes souffrent. « Au moins mes panneaux solaires doivent être au maximum de leur rendement avec des températures pareilles », vous dites-vous pour positiver ! Malheureusement non… Les installations photovoltaïques sont comme nous. Soumises à des températures trop élevées, elles perdent en énergie et en productivité… Au-dessus de 25°C, les rendements diminuent. Comment expliquer ce phénomène ? Et surtout comment limiter l’impact des grosses chaleurs sur les capacités de production et d’autoconsommation des centrales de production photovoltaïques ? Éclairage.

Pourquoi la canicule diminue-t-elle les rendements des panneaux photovoltaïques ?

En France, on désigne par canicule un épisode de très fortes chaleurs de jour comme de nuit pendant au moins trois jours consécutifs. Les températures limites varient d’une région à l’autre. Elles sont par exemple de 31°C le jour et 21°C la nuit à Paris, mais de 35°C le jour et de 21°C la nuit en Gironde.

On observe pendant ces périodes une baisse des rendements des panneaux solaires. En 2019, le calcul avait été fait : en pleine canicule, le 24 juillet, le parc solaire français, d’une puissance théorique maximale de 8 612 MWh, n’avait produit que 6 100 MWh.

Au commencement était la lumière

On pourrait croire que c’est la chaleur qui permet aux modules photovoltaïques de produire de l’électricité. Il n’en est rien. C’est la luminosité. Ce sont les photons, ou particules de lumière, présents dans les rayons du soleil qui activent les électrons des cellules solaires. Cette rencontre crée un courant électrique continu que les onduleurs transforment en courant alternatif.

La performance d’une centrale de production photovoltaïque dépendra donc (entre autres) de l’intensité du rayonnement solaire. Cela explique que, par temps chaud mais nuageux, la production d’électricité photovoltaïque soit plus faible que par temps froid avec un ciel dégagé.

De la chaleur oui…mais pas trop

25°C est la température limite pour le bon fonctionnement d’une installation solaire. Au-dessus, les panneaux photovoltaïques perdent jusqu’à 0,5 % de rendement par degré supplémentaire. Pour faire simple, ce qu’il faut retenir, c’est que quand la température des cellules augmente, la tension diminue. Et plus la tension s’abaisse, plus la puissance des panneaux s’affaiblit.

Cette baisse de productivité est mesurée grâce au coefficient de température. Il est exprimé en %/°C ou en %/K selon les fabricants. Un coefficient de température moyen de 0,2 à 0,5 %/°C signifie que les panneaux solaires perdront entre 0,2 et 0,5 % de puissance et de tension par degré. Un panneau avec une température de surface de 85 degrés perd ainsi environ 30 % de rendement.

À noter : la température d’un panneau photovoltaïque peut atteindre de 50 à 75°C. Il n’existe néanmoins pas de risque de surchauffe. La chaleur s’évacue en rayonnant vers l’extérieur. Les panneaux sont conçus pour supporter des températures de – 40°C à + 85°C.

Faut-il limiter les impacts de la canicule sur les installations photovoltaïques ?

Face à la baisse de la production d’électricité par fortes chaleurs, la question se pose : faut-il, ou non, tenter de limiter les impacts de la canicule en refroidissant les panneaux solaires ?

Arroser les panneaux photovoltaïques, une fausse bonne idée

Arroser les panneaux pour les refroidir est une solution tentante. Il est possible d’installer des asperseurs automatiques qui se mettent en route dès que la température dépasse les 25°C.

Néanmoins l’expérience a montré qu’arroser présentait plusieurs gros désavantages :

• Des dépenses en eau supérieures aux gains permis par le maintien de la production d’électricité.
• Le dépôt d’un voile blanc sur les panneaux photovoltaïques en raison d’une eau trop calcaire. En voulant maintenir le rendement des modules solaires, on augmente leur opacité ce qui réduit…leur rendement.
• Un impact environnemental négatif notamment en période de fortes chaleurs souvent synonymes de sécheresse.

Des entreprises ont développé ces dernières années des systèmes utilisant l’eau de pluie. Elles proposent l’installation de conduites ou de brumisateurs qui répandent une fine couche d’eau sur la surface des panneaux. Cette eau est récupérée en circuit fermé, filtrée, stockée et recyclée.

Ventiler les modules solaires

La ventilation reste la solution la plus efficace. Elle doit cependant être pensée en amont de l’installation, au moment des choix techniques.

Il est ainsi recommandé de surimposer les panneaux photovoltaïque, plutôt que de les intégrer au bâti (Maillage interne vers l’article « Poser des panneaux photovoltaïques : surimposition ou intégration au bâti ? »). Cela permet de faire circuler l’air autour des modules, de ventiler le système et de limiter la hausse de température de l’installation.

Et si on ne faisait rien ?

Ne rien faire serait-il le meilleur choix ? Si le rendement de l’installation photovoltaïque baisse pendant les épisodes de canicule, il reste néanmoins élevé pendant tout l’été. Sur une année complète, l’impact négatif des fortes chaleurs reste minime sur la production totale.

Avec le réchauffement climatique, les experts s’inquiètent des conséquences sur la production mondiale photovoltaïque. En 2019, une étude réalisée par deux chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT) a montré que la productivité des panneaux solaires baissera partout dans le monde dans les prochaines années et décennies. Les innovations technologiques et le développement de panneaux à haut rendement permettront-ils de contrebalancer ces évolutions ? De nombreuses entreprises se penchent aujourd’hui sur la question.

Sources :

https://www.edfenr.com/actualites/canicule-panneaux-solaires-impact-sur-ma-production/

https://www.nouvelr-energie.com/dp/canicule-panneau-solaire

https://www.monabee.fr/portfolio-item/panneaux-photovoltaiques-et-canicule-faut-il-agir/

https://www.jade-technologie.com/coefficient-de-temperature-panneau-photovoltaique/

Définition de la canicule : https://www.geo.fr/environnement/climat-a-partir-de-quand-parle-t-on-de-canicule-193299

C’est quoi un photon : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-photon-3500/

Perspectives mondiales de la production photovoltaïque : https://www.transitionsenergies.com/rechauffement-serieux-probleme-panneaux-solaires/