L’ombrage est l’une des sources de perte de rendement énergétique les plus importantes et les plus sous-estimées dans les projets solaires. Une seule obstruction couvrant 5 % d’un réseau peut entraîner une perte de production de 15 à 25 % si l’architecture des chaînes n’est pas conçue correctement. Une analyse précise des ombres n'est pas facultative : c'est une condition préalable à une modélisation énergétique fiable, à des garanties de performances bancables et à des décisions de cordage correctes.
Types de pertes d'ombrage
Les pertes dues à la protection solaire se répartissent en deux catégories :
- Proche ombrage (ombrage architectural) : protection contre les objets situés à proximité immédiate du réseau : parapets, équipements de toit, cheminées, bâtiments adjacents, arbres. Ceux-ci créent des ombres géométriques qui se déplacent sur le réseau à mesure que le soleil se déplace. Les pertes de quasi-ombrage sont généralement de 2 à 15 % pour les toits commerciaux urbains.
- Ombrage lointain (ombrage d'horizon) : l'ombre des obstacles lointains - montagnes, forêts, immeubles de grande hauteur à l'horizon. L'ombrage important n'affecte que les faibles angles solaires (tôt le matin, fin d'après-midi) et représente généralement 0,5 à 3 % pour la plupart des sites.
De plus :
- Auto-ombrage (ombrage de rangée en rangée) : ombre projetée par une rangée de panneaux sur la rangée suivante derrière elle. Il s’agit de la principale perte d’ombrage pour les systèmes de toit plat au sol et à faible inclinaison et elle est contrôlée par l’espacement des rangées (rapport pente/hauteur). Consultez notre article sur pertes d'ombrage dans la disposition des rangées pour une méthodologie détaillée.
- Inadéquation des modules à partir d'un ombrage partiel : lorsqu'une ombre recouvre une partie d'une chaîne, les cellules ombrées deviennent un goulot d'étranglement actuel ; sans que les diodes de dérivation ne fonctionnent correctement, la sortie entière de la chaîne chute. Le MLPE (électronique de puissance au niveau module) réduit considérablement cet effet.
Méthodologie d'analyse d'ombrage
Un processus rigoureux d’analyse du quasi-ombrage :
- Modéliser le site en 3D : importer la géométrie du bâtiment, les obstacles et le réseau proposé dans le logiciel de simulation ; vérifier le modèle par rapport aux mesures du site ou aux données LiDAR
- Définir les objets d'ombrage : hauteurs de parapet, unités CVC, lucarnes, cheminées — inclure tout objet au-dessus du plan du réseau dans un rayon d'environ 100 m
- Exécuter la carte d'irradiance : calculer l'irradiation annuelle (kWh/m²) en chaque point du plan du réseau, en tenant compte de l'irradiance directe, diffuse et réfléchie bloquée par les objets d'ombrage
- Appliquer les pertes d’ombrage électriques : tenir compte de la réduction de tension au niveau des chaînes due à un ombrage partiel ; cela nécessite une définition de disposition de chaîne dans le modèle
- Comparez la perte d'ombrage avec et sans MLPE : quantifier l'avantage de l'ajout d'optimiseurs ou de micro-onduleurs aux chaînes affectées par l'ombrage
PVsyst, HelioScope et Aurora Solar
| Caractéristique | PVsyst 7.x | HélioScope | Aurore Solaire |
|---|---|---|---|
| Cas d'utilisation principal | Ingénierie/études bancables | Ventes + ingénierie | Ventes + automatisation de la conception |
| Modèle d'ombrage 3D | Détaillé (objets paramétrés) | Importation Google Maps/LiDAR | LiDAR + Google Maps + imagerie aérienne |
| Modélisation MLPE | Via le facteur de non-concordance de module | Mode chaîne + MLPE | Simulation au niveau du module |
| Données météorologiques | Météonorm, NASA SSE, TMY personnalisé | NREL, Solargis, personnalisé | NREL, Solargis |
| Bancabilité | Norme de l'industrie pour les prêteurs | Accepté par la plupart des prêteurs | Acceptation croissante |
| Courbe d'apprentissage | Élevé (3 à 6 mois pour maîtriser) | Faible à moyen (jours) | Très faible (heures) |
| Prix (environ) | ~1 500 $/an | ~2 000 à 5 000 $/an | ~3 000 à 8 000 $/an |
| Idéal pour | Entreprises de services publics/ingénierie | Ventes commerciales C&I | Equipes commerciales Résidentiel + C&I |
PVsyst : la norme industrielle pour les études bancables
PVsyst reste l’outil de référence en matière de bilans énergétiques bancables. Les prêteurs et les ingénieurs indépendants acceptent les rapports PVsyst car les modèles d'irradiation, le cadre de facteurs de perte et le moteur de simulation de l'outil sont bien documentés et vérifiables. Points forts :
- Cascade de pertes détaillée (horizon, quasi-ombrage, IAM, salissure, disparité, câblage, onduleur) avec chaque perte quantifiée séparément
- Analyse d'incertitude de Monte Carlo pour les estimations de production de P50/P90
- Base de données étendue d'onduleurs et de modules
- Peut modéliser le gain biface arrière avec des entrées d'albédo
Limites : courbe d'apprentissage abrupte ; La modélisation des obstacles 3D est paramétrée (formes définies manuellement) plutôt que basée sur LiDAR ; moins adapté aux propositions commerciales rapides.
Seuils de perte d’ombrage et décisions de conception
Seuils de règle générale pour les décisions de conception basées sur l'analyse d'ombrage :
- <2 % de perte d'ombrage : aucune action particulière n'est requise ; onduleur de chaîne standard acceptable
- 2 à 5 % de perte de quasi-ombrage : considérez MLPE (optimiseurs) pour les chaînes concernées ; revoir l'orientation des chaînes
- 5 à 15 % de perte d'ombrage : MLPE fortement recommandé ; repenser la disposition des chaînes pour conserver les modules ombrés et non ombrés sur des chaînes séparées
- >15 % de perte d'ombrage : reconsidérer la disposition des tableaux ; certaines zones peuvent ne pas être rentables à peupler