Ombre sur les panneaux solaires : mesurer les pertes
Une ombre sur un panneau solaire ne condamne pas votre projet. Ce qui compte : quels modules, à quelles heures, en quelle saison, et le câblage proposé.
Une ombre sur un panneau solaire réduit sa production : l’enjeu est de savoir quels panneaux sont touchés, à quelles heures et en quelle saison. En Suisse, la saison compte beaucoup : le soleil d’hiver est bas, et un obstacle qui ne gêne pas en juin peut cacher le toit une bonne partie de décembre. Vous pouvez souvent améliorer le projet en déplaçant quelques modules, en choisissant un autre pan ou en adaptant le câblage. Avant de payer des optimiseurs ou des micro-onduleurs, faites chiffrer les kWh que chaque solution récupère vraiment.
Repérez quand l’ombre tombe
Regardez le toit le matin, à midi et en fin d’après-midi, et si possible en hiver. Notez les cheminées, lucarnes, antennes, arbres, maisons voisines et reliefs. Un arbre perd ses feuilles mais garde ses branches, et il grandit. Faites dessiner par l’installateur les zones concernées sur un plan, avec la course du soleil et les heures de masque qu’il retient.
Distinguez une ombre proche, comme une cheminée qui traverse quelques cellules, d’un horizon lointain masqué par une colline ou une montagne. PVGIS, l’outil de la Commission européenne, calcule l’horizon à partir du relief, avec une résolution d’environ 90 m ; il ne voit ni les maisons ni les arbres proches. Le cadastre fédéral toitsolaire.ch tient compte de l’ombrage pour classer chaque pan, mais reste une estimation automatique. Un relevé sur place complète donc toujours la simulation.
| Type de masque | Ce qu’il peut changer | Question utileQuestion utile pour l’offre |
|---|---|---|
| Cheminée ou lucarne | Ombre étroite et mobile sur quelques modules | Peut-on placer les modules hors de sa course ? |
| Arbre | Masque qui change avec les saisons et la croissance | Quelle production avec l’arbre tel qu’il est, et s’il grandit ? |
| Bâtiment voisin | Masque large et régulier, surtout quand le soleil est bas | Quelles heures productives perd chaque pan, en hiver et en été ? |
| Montagne ou colline | Horizon haut, surtout en hiver | Quel horizon la simulation a-t-elle utilisé ? |
| Neige sur une partie du champ | Ombre temporaire en hiver | Comment la pente et la fixation laissent-elles glisser la neige ? |
Ne montez pas sur le toit pour faire une meilleure photo. Des clichés pris depuis le jardin, un plan de toiture et la visite d’un professionnel suffisent.
En montagne, l’horizon décide de l’hiver
Dans une vallée alpine, les montagnes cachent le soleil bas de l’hiver. PVGIS le montre à Saint-Moritz : pour 1 kWc orienté au sud et incliné à 30°, la production de décembre est de 30 kWh avec le relief réel, contre 65 kWh sans relief. Sur l’année, 1'255 kWh au lieu de 1'402, soit environ 10,5 % de moins. Le printemps, lui, reste très bon : 144 kWh en mars.
Pour un projet en montagne, demandez une simulation avec l’horizon de l’adresse exacte. Une simulation avec un horizon plat surestime la production d’hiver.
Comprenez la perte de production
La puissance en kWc mesure la capacité des modules en conditions d’essai ; les kWh sont l’électricité réellement produite. L’ombre réduit la lumière reçue, donc la production des cellules touchées. Sur l’année, la perte dépend de la fréquence de l’ombre et des heures concernées : une ombre autour de midi pèse plus qu’une ombre de même durée quand le soleil est bas et produit peu.
Exemple calculé avec PVGIS pour 1 kWc au sud, incliné à 30°, avec l’ensoleillement de Lausanne. Nous y ajoutons un obstacle au sud, par exemple un bâtiment, qui cache le ciel jusqu’à une certaine hauteur du sud-est au sud-ouest :
| Obstacle au sud | Production par an | Octobre à mars | Décembre | Juin |
|---|---|---|---|---|
| Aucun | 1'275 kWh | 453 kWh | 47 kWh | 145 kWh |
| Jusqu’à 15° au-dessus de l’horizon | 1'259 kWh | 436 kWh | 38 kWh | 145 kWh |
| Jusqu’à 25° au-dessus de l’horizon | 1'163 kWh | 341 kWh | 14 kWh | 145 kWh |
Un obstacle de 25° ne coûte que 9 % sur l’année, mais 25 % d’octobre à mars et 70 % en décembre ; en juin, il ne change rien, car le soleil passe au-dessus. Cet exemple suppose que l’obstacle ombre tout le champ de la même façon. Une ombre qui ne touche qu’une partie des modules se comporte autrement, selon le câblage.
Une photo montre un instant, pas le bilan annuel. Faites distinguer l’ombre proche de l’horizon, et vérifier les saisons où chaque masque touche la zone de pose. En Suisse, c’est souvent l’hiver qui décide.
Le câblage compte aussi. Dans une chaîne de panneaux reliés à un onduleur central, un module ombragé peut freiner les autres. Les diodes de dérivation des modules permettent de contourner une partie moins éclairée : Trina en équipe la boîte de jonction de ses modules pour limiter l’échauffement et les pertes. Avec des micro-onduleurs (Enphase), chaque module produit pour lui-même ; avec des optimiseurs (SolarEdge, ou chez Huawei), chaque module est suivi séparément. Certains modules intègrent eux-mêmes une solution : LONGi annonce pour sa gamme Hi-MO X10 un « optimiseur d’ombrage » qui ne contourne que les cellules ombragées (voir notre avis sur LONGi). Aucune de ces technologies ne recrée la lumière bloquée.
Le modèle ci-dessous place dix panneaux en une chaîne sur un toit plein sud, par ciel clair à la latitude de Genève. Déplacez la cheminée ou l’arbre et comparez panneau par panneau un onduleur central, des optimiseurs et des micro-onduleurs : un seul module à l’ombre coûte à peu près ce module à la chaîne, pas la chaîne entière ; l’écart se creuse quand l’ombre couvre plusieurs modules de façon inégale.
Faites glisser la cheminée ou l’arbre, ou changez l’heure, pour voir l’ombre se déplacer.
Onduleur central à 16:00 : 82% de ce que donne le toit sans ombre
5 des 30 sections de panneaux ne produisent rien en ce moment
Chaque solution avec cette ombre
- Onduleur central24,2 kWh sur cette journée97% de la journée sans ombre5 050 kWh sur une année typela référence
- Optimiseurs24,5 kWh sur cette journée97% de la journée sans ombre5 120 kWh sur une année type0,3 kWh par jour et 80 kWh par an de plus qu’un onduleur central
- Micro-onduleurs24,3 kWh sur cette journée97% de la journée sans ombre5 080 kWh sur une année type0,1 kWh par jour et 30 kWh par an de plus qu’un onduleur central
- 1Pas d’ombre À midi en été, l’ombre de la cheminée tombe à côté des panneaux. Les trois systèmes produisent autant ; leurs pertes de conversion diffèrent de moins d’un point.
- 2Un panneau à l’ombre L’après-midi, la cheminée ombrage le premier panneau. Ses diodes de dérivation mettent hors circuit les sections à l’ombre : la chaîne donne 82%. Elle perd à peu près ce panneau, pas toute la chaîne. Les optimiseurs donnent 84%.
- 3Ombre sur plusieurs panneaux L’ombre de l’arbre traverse plusieurs panneaux de façon inégale. Une chaîne fait travailler tous les panneaux au même courant et donne 51% ; optimiseurs et micro-onduleurs laissent chaque panneau travailler seul et donnent 70%.
- 4Toute la journée Sur toute la journée, l’ombre ne dure que quelques heures : la chaîne donne 90% de la journée sans ombre, les optimiseurs 93%. Ce que valent les optimiseurs dépend du nombre d’heures où vos panneaux sont à l’ombre.
Comment un onduleur central, des optimiseurs et des micro-onduleurs réagissent à une ombre sur dix panneaux, d’après un modèle des diodes de dérivation et du suivi du point de puissance maximale.
Le modèle utilise un panneau demi-cellules courant de 410 W à trois diodes de dérivation, un onduleur central qui cherche son meilleur point sur toute la courbe et les rendements des fiches techniques (97,0 %, 97,6 % et 96,8 %). Il suppose une journée dégagée et ignore la chaleur et les pertes dans les câbles, identiques pour les trois.
La neige, une ombre d’hiver
La neige couvre souvent une partie seulement du champ, par exemple le bas des modules. Trina recommande de dégager une accumulation étendue à temps, car la fonte partielle crée des ombres et des points chauds. Sur un toit en pente, la neige peut glisser d’elle-même ; demandez à l’installateur comment la pente et la fixation la laissent partir.
Un toit enneigé est glissant, et les modules ne se marchent pas. Si la neige reste longtemps sur une partie du champ, demandez à l’installateur s’il vaut la peine de la faire enlever par une entreprise équipée.
Choisissez d’abord l’emplacement
La solution la plus simple est souvent de ne pas poser de modules dans la zone durablement ombragée. L’installateur peut déplacer une rangée, choisir un autre pan, réduire un peu le nombre de modules ou les répartir autrement. Le meilleur projet n’est pas forcément celui qui affiche le plus de kWc : quelques modules mal exposés ajoutent du matériel et de la pose pour peu de kWh. Pour rester une simple annonce, les modules doivent en outre former un ensemble groupé sur le toit ; des exceptions sont admises pour des raisons techniques ou faute de place. Le guide de l’autorisation des panneaux solaires en donne les conditions.
Comparez ensuite l’architecture électrique. Un onduleur central convient très bien à un champ homogène et bien exposé. Micro-onduleurs et optimiseurs prennent de l’intérêt quand les pans ont des orientations différentes, qu’une ombre locale est inévitable ou que le suivi module par module simplifie le diagnostic. Demandez la même implantation et la même hypothèse d’ombre dans chaque variante, puis comparez le surcoût, le gain de kWh estimé, l’accès en cas de panne et les garanties.
Un élagage peut réduire un masque si l’arbre vous appartient et que vous pouvez l’entretenir. Ne fondez pas la rentabilité du projet sur une taille future que vous ne maîtrisez pas, surtout chez un voisin.
Lisez une estimation utile, pas seulement un total
Une bonne offre place les panneaux sur le toit, précise leurs références et le schéma électrique, et explique comment l’étude a traité l’ombre. Notre calculateur, lui, ne voit ni les arbres ni les cheminées : il donne un ordre de grandeur, que la visite doit confirmer.
Liste de contrôle : l’ombre dans l’offre
Posez ces questions pendant la visite, et faites écrire les réponses.
- Zones exclues. Quelles parties du toit sont laissées libres, et pourquoi ?
- Masques relevés. Quels obstacles proches ont été mesurés sur place, et pour quelles saisons ?
- Horizon. Quel horizon la simulation utilise-t-elle, surtout en montagne ?
- Avant et après ombre. La production annuelle et mensuelle avec et sans ombre.
- Gain des solutions. Les kWh supplémentaires attendus des optimiseurs ou micro-onduleurs, à implantation identique.
- Suivi. Comment les modules sont surveillés et qui intervient en cas de baisse.
Comparez les offres au-delà du prix par kWc avec le guide pour comparer des devis solaires, et jugez l’entreprise avec celui pour choisir un installateur solaire. Une entreprise qui écarte une zone défavorable et retire un module peut mieux vous servir qu’une offre à la puissance maximale. Pour un premier ordre de grandeur, notre calculateur solaire part de votre adresse :
Surveillez après la mise en service
Gardez l’estimation de départ, le plan de pose et l’accès au suivi de production. Comparez des mois à des mois comparables. Si un arbre grandit ou qu’un bâtiment se construit, photographiez le masque depuis le sol et notez quand il touche les modules. Si une chaîne ou un module produit nettement moins que prévu, l’installateur rapprochera ces observations des données de l’onduleur.
Ne débranchez jamais un connecteur et ne démontez pas un module pour « tester l’ombre » : un module éclairé reste sous tension. Le guide des panneaux solaires replace ces choix dans l’ensemble du projet.
Questions fréquentes
Une petite ombre fait-elle perdre beaucoup ?
Cela dépend de l’heure, de la saison et du câblage. Une ombre de cheminée en fin de journée coûte peu ; un obstacle qui cache le soleil de midi en hiver coûte beaucoup plus. Demandez la production avec et sans ombre.
Micro-onduleurs ou optimiseurs contre l’ombre ?
Les deux limitent l’effet d’un module ombragé sur les autres et donnent un suivi par module. Ils ne récupèrent que ce que le câblage en chaîne aurait perdu en plus ; ils ne recréent pas la lumière. Comparez le gain en kWh au surcoût.
Vaut-il la peine de poser des panneaux sur un toit partiellement ombragé ?
Souvent oui, sur la partie bien exposée. Laissez libre la zone durablement ombragée et vérifiez la production estimée pour chaque pan.
PVGIS tient-il compte des arbres ?
Non. PVGIS calcule l’horizon à partir du relief, avec une résolution d’environ 90 m ; il ne voit ni les maisons ni les arbres proches. Il faut un relevé sur place.
La neige est-elle un problème d’ombre ?
Oui, en hiver : une neige qui reste sur le bas des modules les ombre partiellement. Elle peut glisser d’elle-même sur un toit en pente ; ne montez jamais la dégager vous-même.