Irradiation solaire
L'irradiation solaire est la puissance instantanée par unité de surface délivrée par le soleil, mesurée en watts par mètre carré (W/m2). C'est l'entrée première de tout modèle de productible, puisqu'elle détermine l'énergie qu'une installation photovoltaïque peut théoriquement produire à un instant donné sous des conditions de ciel données.
L'irradiation solaire est le flux instantané de puissance solaire arrivant sur une surface, mesuré en watts par mètre carré (W/m2). Ce n'est pas un nombre figé : il varie avec l'heure de la journée, la saison, la couverture nuageuse, les aérosols atmosphériques et l'angle entre le soleil et la surface réceptrice. Tout calcul de productible photovoltaïque commence ici.
Le tableau complet se compose de trois composantes. L'irradiation globale horizontale (GHI) est le rayonnement total reçu sur un plan horizontal, et c'est la valeur publiée par la plupart des stations au sol et des jeux de données satellitaires. L'irradiation directe normale (DNI) isole la composante arrivant directement du disque solaire. L'irradiation diffuse horizontale (DHI) rassemble le rayonnement diffusé par le ciel qui atteint la surface de toutes les directions. Le GHI est la somme du DHI et de la projection horizontale du DNI.
Pour un champ photovoltaïque réel, la grandeur la plus importante est l'irradiation dans le plan des modules (POA) : le GHI décomposé puis recomposé pour l'inclinaison et l'orientation réelles du module, corrigé ensuite des apports réfléchis par le sol et diffusés par l'horizon. En France métropolitaine, une exposition plein sud inclinée à 30 degrés reçoit couramment 10 à 15 pour cent d'irradiation annuelle de plus qu'une surface horizontale au même endroit. Un suiveur pousse encore ce gain en réalignant en permanence le module sur le DNI.
La valeur de 1000 W/m2 des conditions d'essai normalisées sert de référence à la puissance nominale des modules. Les conditions de terrain l'atteignent rarement : la plupart des heures de pointe se situent entre 700 et 900 W/m2, et la correction thermique ramène la production effective sous la valeur de plaque même à ces niveaux.
Parmi les sources de données utilisées pour modéliser l'irradiation figurent NASA POWER, PVGIS, Meteonorm, la NSRDB du NREL et Solargis. Chaque jeu de données diffère par sa résolution spatiale, son moyennage temporel et sa méthode de restitution satellitaire : l'estimation de productible d'un même site peut donc varier de 3 à 8 pour cent selon la source retenue.
Pourquoi c'est important pour les installateurs photovoltaïques
L'irradiation est la seule entrée que l'installateur ne maîtrise pas mais doit obtenir juste. Un jeu de données qui surestime la ressource d'un site de 5 pour cent gonfle d'autant le productible annoncé, comprime le temps de retour réel et prépare un client déçu. SolarVis intègre des données d'irradiation propres au site directement dans l'analyse de faisabilité et dans le plan d'étude 3D, en traduisant les W/m2 bruts en estimations POA fidèles qui tiennent compte de l'inclinaison, de l'orientation et des pertes par ombrage bien avant d'arriver au devis.
Questions fréquentes
- Quelle différence entre éclairement et ensoleillement ?
- L'éclairement est une mesure instantanée de puissance, exprimée en W/m2. L'ensoleillement est cet éclairement intégré dans le temps, exprimé en kWh/m2 par jour ou par an. On lit un éclairement sur un capteur en temps réel, et on utilise des valeurs d'ensoleillement pour modéliser la production annuelle.
- Que sont le GHI, le DNI et le DHI ?
- Le GHI, irradiation globale horizontale, est le rayonnement total reçu sur une surface horizontale, composantes directe et diffuse comprises. Le DNI, irradiation directe normale, est le rayonnement qui frappe une surface perpendiculaire au soleil. Le DHI, irradiation diffuse horizontale, est le rayonnement diffusé par le ciel. La plupart des simulations partent du GHI puis le décomposent en DNI et DHI pour calculer l'irradiation dans le plan des modules à leur inclinaison et à leur orientation réelles.
- Que sont les conditions d'essai normalisées et pourquoi comptent-elles ?
- Les conditions d'essai normalisées, ou STC, définissent la performance du module exactement à 1000 W/m2 et 25 degrés. La puissance nominale inscrite sur toute fiche technique est mesurée en STC. L'irradiation réelle reste en général sous 1000 W/m2 et la température du module dépasse 25 degrés, si bien que la production effective est presque toujours inférieure à la valeur de plaque.
