Points clés
L'inclinaison mesure l'angle entre la surface du module et un plan horizontal. Un module plat présente une inclinaison de 0°.
L'azimut désigne la direction cardinale vers laquelle sont orientés les modules.
Au nord de l'équateur, les installations fixes sont généralement orientées vers le sud. Au sud de l’équateur, ils sont orientés vers le nord.
Les dispositions est-ouest répartissent la production entre le matin et l’après-midi, ce qui réduit le pic important de midi.
PVGIS identifie l’inclinaison et l’orientation fixes susceptibles de maximiser la production énergétique annuelle. La forme du toit, les contraintes du terrain et la demande en électricité peuvent toutefois favoriser une autre disposition.
Azimut et inclinaison : les deux angles qui déterminent le captage solaire
Un module solaire fixe présente deux angles de positionnement. L’inclinaison mesure la pente entre sa surface et un plan horizontal. Un module à 0° est à plat, tandis qu’un module à 90° est à la verticale. L’inclinaison choisie influe sur la façon dont la surface reçoit la lumière du soleil, car l’élévation du soleil varie au fil de l’année.
L’azimut désigne la direction vers laquelle est orienté le module. Un parc orienté vers l’est reçoit davantage de rayonnement solaire direct le matin. Un parc orienté vers l’ouest est plus performant l’après-midi. Les modules orientés vers le sud ou vers le nord concentrent davantage leur production vers midi.
Ensemble, ces deux angles déterminent l’irradiation du plan du parc, c’est-à-dire l’énergie solaire atteignant la surface du module.
Les valeurs d’azimut varient selon les outils de modélisation. Sandia suit la convention de la boussole, mesurée dans le sens des aiguilles d’une montre à partir du nord. Le Project Builder de SolarBrief suit la convention PVGIS, mesurée à partir du sud. Toutes les valeurs d’azimut saisies manuellement dans cet article respectent la convention PVGIS.
| Direction | Convention Sandia | Convention PVGIS |
|---|---|---|
| Nord | 0° | ±180° |
| Est | 90° | −90° |
| Sud | 180° | 0° |
| Ouest | 270° | +90° |
Règle empirique relative à la latitude
La latitude constitue une première estimation de l’inclinaison d’un parc fixe. La règle de l’inclinaison optimale en fonction de la latitude utilise la valeur absolue ; ainsi, les sites situés à 15° N et 15° S commencent à environ 15°. PVGIS analyse les coordonnées pour déterminer l’angle associé au rendement annuel le plus élevé.
Les conditions météorologiques locales expliquent les écarts par rapport à cette estimation. La couverture nuageuse augmente la part de lumière diffuse, tandis que l’ombrage à l’horizon bloque la lumière du soleil à certaines altitudes solaires. La saison de production influence également le choix : un parc plus incliné favorise les mois où le soleil est bas ; un parc moins incliné favorise les périodes où le soleil est haut.
À mesure que la latitude tend vers zéro, l’angle annuel optimal diminue pour atteindre un angle faible. Les concepteurs conservent environ 10° comme angle d’autonettoyage, ce qui facilite l’écoulement de l’eau de pluie et l’élimination des salissures du verre. Ce chiffre reste indicatif, car l’intensité de la pluie, le type de poussière, les cadres des modules et les pratiques d’entretien ont une incidence sur le nettoyage. Sandia note que certains dépôts sont emportés par la pluie, tandis que d’autres nécessitent un nettoyage manuel.
L’Afrique s’étend sur les deux hémisphères
En Afrique, l’orientation vers l’équateur peut prendre deux directions différentes. À Tunis, au nord de l’équateur, les modules sont orientés vers le sud. Au Cap, au sud de l’équateur, ils sont orientés vers le nord. Dans les deux cas, le plan des modules est orienté vers la trajectoire annuelle dominante du soleil.
Nairobi nécessite un choix plus précis. La ville se situe à 1,3° au sud de l’équateur, et le soleil de midi passe au nord et au sud de celle-ci selon les saisons. Un champ de panneaux à forte inclinaison orienté vers l’équateur favoriserait une partie de cette trajectoire annuelle. Une faible inclinaison réduit la perte d’énergie lorsque le soleil passe de l’autre côté.
Ces règles hémisphériques guident l’orientation solaire en Afrique, bien que les coordonnées proches de l’équateur méritent un calcul PVGIS. Pour les panneaux solaires orientés vers l’équateur, Project Builder sélectionne le sud au-dessus de l’équateur et le nord en dessous.
Installation solaire est-ouest : une courbe de production différente
Une disposition solaire est-ouest divise le parc en deux plans de modules. Le plan orienté vers l’est produit davantage le matin ; le plan orienté vers l’ouest prend le relais l’après-midi. La production combinée répartit la production sur une plus grande partie de la journée et atténue le pic de midi.
Une comparaison PVGIS réalisée au Cap utilise une puissance de 1 kWc de silicium cristallin, une inclinaison de 30° et des pertes du système de 14 % pour les deux configurations.
| Configuration | Rendement spécifique annuel | Différence |
|---|---|---|
| Orientation nord | 1 728 kWh/kWc/an | Référence |
| 50 % est, 50 % ouest | 1 444 kWh/kWc/an | −284 kWh/kWc/an (−16,4 %) |
La moitié orientée vers l’est est la plus productive le matin, tandis que la moitié orientée vers l’ouest prend le relais plus tard dans la journée. À midi, aucun des deux plans n’est aussi directement exposé au soleil que le générateur orienté vers le nord.
Des rangées est-ouest très rapprochées permettent d’augmenter la puissance installée en kWc par mètre carré lorsque la géométrie du toit le permet. Un profil de production étendu convient aux entreprises dont la consommation d’électricité dépasse celle de midi. La charge des onduleurs et les limites d’injection sur le réseau influencent le résultat financier. PVGIS prend en compte le rendement énergétique ; la disposition du toit détermine la densité de montage. Une étude du NREL confirme l’effet temporel pour les installations orientées à l’est, au sud et à l’ouest.
Toitures, suiveurs solaires et installations mobiles
Sur un toit en pente, c’est le bâtiment qui détermine la géométrie du champ photovoltaïque. La pente du toit correspond à l’inclinaison des modules, tandis que la face du toit fixe l’azimut, sauf si un châssis de support est ajouté. Les parapets et les arbres réduisent la surface utilisable en projetant de l’ombre.
Dans le cas d’une installation solaire sur toit plat, ce sont les concepteurs qui choisissent les angles. L’espacement entre les rangées permet alors de limiter l’ombrage tout en préservant l’accès pour l’entretien. Les supports résistent à la portance du vent et à la charge exercée sur le toit. Lorsque la géométrie du toit ou la demande en électricité l’après-midi entre en conflit avec l’optimum annuel, un azimut manuel permet d’obtenir une conception adaptée.
Les parcs solaires au sol échappent aux contraintes liées au toit, ce qui rend possible l’utilisation de suiveurs solaires. Les suiveurs font pivoter les modules au cours de la journée afin de réduire l’angle entre le rayonnement solaire direct et la surface du parc. Les équipements d’entraînement et les articulations mobiles augmentent les besoins d’entretien et ont une incidence sur l’espacement des rangées. Sandia distingue les parcs fixes des parcs équipés de suiveurs.
Pour les parcs temporaires ou mobiles, la rapidité de montage et de transport guide le choix du système de fixation. Leurs supports doivent néanmoins garantir une stabilité face au vent. Un ingénieur qualifié doit vérifier les charges structurelles et la protection électrique. L’étude doit porter sur la sécurité des accès pour la maintenance avant la construction.
Que signifie « optimal » dans Project Builder ?
Le Project Builder distingue l’orientation en trois paramètres : l’inclinaison, l’azimut et les réglages de montage.
| Commande | Fonction |
|---|---|
| Angle d’inclinaison | Définit l’inclinaison du module de 0° à 60° |
| Orientation vers l’équateur | Sélectionne le sud au-dessus de l’équateur et le nord en dessous |
| Boussole d’azimut | Applique une orientation manuelle selon la convention PVGIS |
| Mono-directionnel | Place toutes les rangées selon un même azimut |
| Bi-directionnel | Répartit la capacité entre les plans orientés vers l’est et vers l’ouest |
Une fois le point de projet placé, PVGIS calcule le rendement pour l’inclinaison, l’azimut et la disposition de montage sélectionnés. Le résultat compare cette conception à la valeur « Maximum réalisable », une référence basée sur l’inclinaison optimale de PVGIS et un parc orienté vers l’équateur.
« Optimal » est donc une valeur de référence, et non un bouton ou un mode de montage. Elle correspond au rendement annuel modélisé le plus élevé, compte tenu de l’emplacement sélectionné et des hypothèses de pertes retenues. La différence entre cette référence et le rendement du projet indique le surcoût énergétique lié à la géométrie choisie.
Tester plusieurs configurations permet de déterminer quelle disposition s’adapte le mieux au toit, à l’espace disponible et aux heures de demande en électricité.
Comparer les options d’orientation
Placez le point de votre projet sur la carte SolarBrief. Comparez les options Optimale, Vers l’équateur, Est-Ouest et Manuel à l’aide des coordonnées de votre site et des paramètres de votre projet. Examinez le rendement annuel et le profil de production de chaque configuration, puis choisissez la disposition de montage adaptée à l’espace disponible et à la demande en électricité du site.
FAQ
Les sites situés au nord de l’équateur orientent généralement leurs modules vers le sud. Ceux de l’hémisphère sud les orientent vers le nord. Les projets proches de l’équateur nécessitent un calcul PVGIS basé sur les coordonnées, car le soleil passe au nord et au sud du site selon les saisons.
La latitude définit un angle initial pour un champ fixe. L’inclinaison finale dépend de la nébulosité locale et de l’ombrage à l’horizon. La demande en électricité saisonnière influe également sur ce choix, tandis que la géométrie du toit peut limiter l’angle disponible. PVGIS teste les coordonnées sélectionnées à l’aide de données solaires à long terme.
Son rendement annuel par kWc installé est généralement inférieur à celui d’un parc orienté vers l’équateur avec une inclinaison optimale. Cependant, les rangées est-ouest permettent d’installer une plus grande capacité sur certains toits et répartissent la production du matin à l’après-midi. Ce profil peut mieux correspondre à la demande d’électricité des entreprises.
Une faible inclinaison convient à l’ensoleillement proche de l’équateur, mais un module complètement plat s’égoutte mal et accumule la saleté. Une inclinaison d’environ 10° favorise l’écoulement des eaux de pluie, bien que la poussière locale et les plans d’entretien influencent l’angle final.
Il s’agit du rendement de référence PVGIS pour un parc orienté vers l’équateur avec l’inclinaison optimale modélisée. Comparez-le au rendement du projet pour mesurer la différence d’énergie due à l’inclinaison, à l’azimut et à la configuration de montage sélectionnés.
Glossaire : termes clés
Petit récapitulatif des termes techniques utilisés dans cet article, classés par ordre d’apparition.
| Terme | Signification | Formule ou convention |
|---|---|---|
| Puissance installée (kWc) | Puissance nominale en courant continu du parc photovoltaïque dans les conditions d’essai standard. | kWc = Nombre de modules × Puissance nominale du module (Wc) ÷ 1 000 |
| Inclinaison | Angle entre la surface du module et l’horizontale. Un module à 0° est à plat. | Inclinaison = 0° à 90° |
| Azimut | Direction cardinale vers laquelle est orienté le module. | PVGIS : Sud 0° · Est −90° · Ouest +90° · Nord ±180° |
| Irradiance sur le plan du champ | Énergie solaire atteignant la surface inclinée du module sur une période donnée. | Inclinaison de départ ≈ Latitude absolue |
| Règle de latitude | Inclinaison de départ basée sur la distance au nord ou au sud de l’équateur. | Inclinaison de départ ≈ Latitude absolue |
| Inclinaison optimale | Angle fixe lié au rendement énergétique annuel modélisé le plus élevé à une coordonnée donnée. | PVGIS teste plusieurs angles d’inclinaison et sélectionne le résultat annuel le plus élevé. |
| Angle d’autonettoyage | Pente minimale requise pour favoriser l’écoulement de l’eau et l’élimination des salissures. | Environ 10°, en fonction des précipitations, de la poussière et des conditions d’entretien. |
| Orientation par rapport à l’équateur | Orientation sud au-dessus de l’équateur et orientation nord en dessous. | Hémisphère nord : sud · Hémisphère sud : nord |
| Disposition est-ouest | Sections égales du parc orientées vers l’est et vers l’ouest pour répartir la production tout au long de la journée. | Rendement est-ouest = 50 % du rendement est + 50 % du rendement ouest |
| Rendement spécifique | Énergie CA annuelle produite par kWc installé | Rendement spécifique = Énergie CA annuelle ÷ Puissance CC installée |
| Profil de production | Variation de la puissance délivrée du matin au soir. | Exprimé en fonction de la puissance en fonction du temps, P(t) |
| Densité de montage | Puissance photovoltaïque installée sur la surface disponible du toit ou du terrain. | Densité de montage = kWp installés ÷ Surface utile (m²) |
| Taux de charge de l'onduleur | Rapport entre la puissance en courant continu du parc photovoltaïque et la puissance nominale en courant alternatif de l'onduleur. | TCL = Puissance en courant continu (kWp) ÷ Puissance de l'onduleur (kWac) |
| Limite d’injection au réseau | Puissance photovoltaïque maximale autorisée à être injectée du site vers le réseau. | Définie par le fournisseur d’électricité ou le contrat de raccordement. |
| Suiveur solaire | Système de montage faisant pivoter les modules au fur et à mesure que le soleil se déplace dans le ciel. | L’orientation varie en fonction de l’heure. |
| Montage unidirectionnel | Toutes les rangées sont orientées vers un même azimut avec l’inclinaison sélectionnée. | Une seule inclinaison et un seul azimut pour l’ensemble du parc. |
| Montage bidirectionnel | Le Project Builder répartit la puissance entre des plans opposés orientés vers l’est et vers l’ouest. | 50 % vers l’est + 50 % vers l’ouest |
| Rendement maximal atteignable | Rendement de référence PVGIS obtenu avec une inclinaison optimale et une orientation vers l’équateur. | Rendement annuel modélisé le plus élevé pour l’emplacement et les pertes sélectionnés. |
| Rendement net du projet | Rendement annuel modélisé à partir de l’inclinaison, de l’azimut et de la configuration de montage choisis. | Énergie CA annuelle ÷ Puissance installée (kWc) |
Ce que ça change
L'inclinaison définit la pente du module, tandis que l'azimut définit la direction cardinale. Les installations orientées vers l'équateur ont tendance à optimiser le rendement annuel ; les dispositions est-ouest répartissent la production entre le matin et l'après-midi. Project Builder calcule l'impact de la géométrie sélectionnée sur la production du site choisi.
Sources : PVGIS 5 User Manual, PVGIS API documentation, Sandia PVPMC: Fixed Tilt, Sandia PVPMC: Angle of Incidence, Sandia PVPMC: Single-Axis Tracking, Sandia PVPMC: Soiling Losses, NREL SAM Photovoltaic Model Technical Reference
