L'énergie solaire est de plus en plus plébiscitée pour ses avantages écologiques et économiques. En installant des panneaux photovoltaïques sur votre toiture ou dans votre jardin, vous devenez producteur d'électricité verte et contribuez activement à la transition énergétique. Pour optimiser cette production et tirer pleinement profit de vos investissements, il est crucial de bien suivre et analyser les données relatives à celle-ci. Dans ce cadre, nous allons vous présenter différents outils et méthodes permettant de surveiller et d'améliorer votre production photovoltaïque.
Les instruments indispensables pour mesurer et afficher la production photovoltaïque
Le compteur de production
Le compteur de production, également appelé compteur export ou compteur inverseur, est un instrument essentiel pour suivre la production d'électricité issue de votre installation photovoltaïque. Son principal rôle est de calculer et d'enregistrer la quantité d'électricité injectée dans le réseau public, en opposition à la consommation habituellement mesurée par un compteur classique. Ainsi, contrairement aux idées reçues, il ne s'agit pas véritablement d'un « compteur qui tourne à l'envers » mais plutôt d'un second compteur distinct et complémentaire.
Plusieurs technologies de comptage sont employées dans ce domaine, dont les plus courantes sont les suivantes :
Compteurs électromécaniques : simples et robustes, ils consistent en un cadran rotatif gradué en wattheures (Wh) actionné par un aimant fixé sur l'axe d'un disque métallique ;
Compteurs électroniques : digitalisés et dotés de fonctions avancées (mémoire historique, communication bidirectionnelle, etc.), ils utilisent des capteurs magnétostrictifs ou optiques pour détecter le passage de l'aimant ;
Compteurs intelligents (smart meters) : connectés et pilotables à distance via Internet, GSM ou Powerline Communication (PLC), ils permettent une lecture à distance et un relevé automatisé des index de consommation et de production.
Quel que soit le type de compteur choisi, veillez toujours à ce qu'il soit homologué conformément aux normes nationales en vigueur, NF EN 50470-1 en France, et compatible avec les exigences particulières imposées par votre gestionnaire de réseau local.
L'onduleur solaire
L'onduleur solaire, ou convertisseur CC-CA, transforme le courant continu (CC) produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif (CA) utilisable par votre habitat et le réseau public. Sa conception repose sur trois blocs fonctionnels fondamentaux :
Une chaîne de redressement composée de diodes rapides chargées d'assurer la rectification du signal CC issu des modules ;
Un circuit oscillateur responsable de la commutation des semi-conducteurs et donc de la forme d'onde finale du CA produit ;
Des filtres passe-bas destinés à supprimer les harmoniques parasites générées par ledit processus de commutation.
Outre sa mission principale de conversion, l'onduleur solaire joue également un rôle crucial dans le monitoring et le diagnostic à distance de votre installation. En effet, grâce aux protocoles de communication standardisés (Modbus RTU/TCP, SNMP, etc.) et aux ports série RS-232/RS-485 intégrés nativement à la majorité des modèles commercialisés, il devient possible d'extraire des flux de données pertinentes (puissance active, tension, intensité, etc.) et de les transférer vers un système de supervision centralisé.
Le moniteur de performance
Le moniteur de performance est un petit appareil électronique destiné à afficher en temps réel certaines caractéristiques importantes de votre installation photovoltaïque, telles que la tension, l'intensité, la fréquence et la puissance instantanée. Contrairement aux compteurs et onduleurs susmentionnés, il ne s'agit pas là d'un instrument obligatoire mais plutôt d'un accessoire optionnel susceptible d'intéresser les adeptes de la self-monitorization et du Do It Yourself (DIY).
Les moniteurs de performance se divisent généralement en deux catégories :
Moniteurs analogiques : dotés d'aiguilles mobiles parcourant une échelle graduée proportionnelle à la grandeur mesurée (volt, ampère, hertz, etc.), ils offrent une visualisation intuitive et immédiate des paramètres physiques clés ;
Moniteurs numériques : affichant des valeurs chiffrées sous forme de segments LED ou de points LCD, ils proposent un confort de lecture accru et une meilleure précision de mesure.
Certains modèles incluent même des fonctionnalités avancées telles que la journalisation des données horodatées, l'histogramme graphique des puissances crête successivement atteinte ou encore la synchronisation avec un GPS externe pour afficher l'azimut solaire et l'angle d'élévation.
La connexion Wi-Fi ou Ethernet
Pour bénéficier d'une surveillance à distance performante, il est recommandé d'opter pour une solution incluant une connexion Wi-Fi ou Ethernet. Cette dernière permettra non seulement de relayer les données vers un serveur distant hébergeant une application web, mais également de mettre à jour firmware de l'onduleur et effectuer des diagnostics à distance. Notez toutefois que certains éléments doivent impérativement être pris en considération lors du choix d'une telle option : sécurité des communications, robustesse du réseau local et coût global du projet.
Par exemple, si votre installation se trouve éloignée de votre box internet, il peut être judicieux d'installer un point d'accès Wi-Fi extérieur alimenté par PoE (Power over Ethernet) ou un routeur mobile 4G/5G embarquant un module Wi-Fi déporté. De même, n'hésitez pas à configurer des tunnels VPN (Virtual Private Network) sécurisés entre vos différents sites distants et votre infrastructure cloud, afin de garantir confidentialité et intégrité des informations transmises.
Outils de suivi de la production photovoltaïque made in France
Avec l'essor de l'énergie solaire en France, de nombreux logiciels et applications ont vu le jour pour faciliter le suivi de la production photovoltaïque. Ces outils permettent aux propriétaires de panneaux solaires de suivre leur production, d'analyser leur consommation et d'optimiser leur installation. Découvrez notre sélection des meilleures solutions françaises pour le suivi de la production photovoltaïque.
Hello Watt
Hello Watt est une application gratuite qui offre un suivi détaillé de la production et de l'injection sur le réseau de votre installation solaire. Grâce à son interface conviviale, vous pouvez facilement analyser votre consommation et détecter les dysfonctionnements. Hello Watt va plus loin en intégrant une fonctionnalité de suivi de la revente de l'électricité solaire, vous permettant de visualiser les données de consommation, de production et de revente aux fournisseurs.
Fronius Solar.web
Développée par le fabricant d'onduleurs Fronius, Solar.web est une application web et mobile qui assure une surveillance en temps réel de la production de votre installation photovoltaïque. Avec ses fonctionnalités d'analyse des performances et d'alertes en cas de problème, cette solution vous offre une visibilité complète sur votre installation. Son interface intuitive et ergonomique ravira les utilisateurs débutants comme expérimentés.
Enphase Enlighten
Enphase Enlighten est une application développée par le fabricant de micro-onduleurs Enphase. Elle permet de suivre la production, la consommation et le stockage de votre installation solaire, offrant un suivi détaillé de chaque panneau. Avec ses fonctionnalités avancées telles que la comparaison des performances passées et actuelles, l'identification des panneaux sous-performants et la gestion à distance de votre système, Enphase Enlighten se positionne comme une solution haut de gamme pour les propriétaires de panneaux solaires.
PVsyst
Destiné aux architectes, ingénieurs et chercheurs, PVsyst est un logiciel complet pour la réalisation d'études détaillées de projets photovoltaïques. Alliant simplicité d'utilisation et fonctionnalités avancées, il permet d'estimer la production, d'analyser les performances et d'optimiser les rendements de votre installation. Idéal pour les professionnels du secteur, PVsyst se révèle être un outil précieux pour maximiser les bénéfices de votre investissement dans l'énergie solaire.
Applications des fournisseurs d'énergie et gestionnaires de réseau
De nombreux fournisseurs d'énergie et gestionnaires de réseau proposent également des applications pour le suivi de la production photovoltaïque. Enedis, par exemple, offre une solution de surveillance en temps réel de votre installation, vous aidant à optimiser votre autoconsommation et à mieux comprendre votre production et votre consommation d'électricité.
Analyse et interprétation des données de production
Introduction aux indicateurs clés de performance (KPI)
Pour analyser et interpréter correctement les données de production photovoltaïque, il est indispensable de s'appuyer sur un jeu cohérent d'indicateurs clés de performance (Key Performance Indicator ou KPI en anglais). Ces derniers permettront non seulement de quantifier objectivement les résultats obtenus mais aussi de comparer aisément ces derniers avec des benchmarks sectoriels et des normes internationales. Voici une liste non exhaustive des KPI les plus importants dans le contexte de l'industrie photovoltaïque :
Puissance crête (PC) : correspond à la puissance maximale théorique que peut délivrer un panneau photovoltaïque sous des conditions de test standardisées (STC - Standard Test Conditions) : irradiation de 1000 W/m², température de cellule de 25°C et spectre AM 1.5g ;
Capacité de pointe (CP) : traduction de la puissance maximale effectivement atteinte par l'installation, généralement inférieure à la PC en raison des pertes cumulatives inhérentes à la conversion et au transport de l'énergie ;
Temps de retour sur investissement (TRI) : période nécessaire pour amortir financièrement l'investissement initial, tenant compte des revenus générés par la revente de l'électricité produite, des subventions publiques accordées et des économies réalisées sur la facture d'électricité ;
Degré de performance (DP) : ratio entre la puissance effectivement produite et la puissance crête théorique, exprimé en pourcentage (%). Il donne une indication sur l'efficacité globale de l'ensemble de la chaîne de conversion et permet de détecter rapidement d'éventuels dysfonctionnements ;
Rapport de performance (RP) : expression mathématique du degré de performance en fonction de variables externes (température, humidité, irradiance, etc.), servant à calibrer finement les modèles de simulation et à anticiper les variations saisonnières ou conjoncturelles ;
Autoconsommation (AC) : fraction de l'électricité produite qui est directement consommée par le site hôte, sans injection dans le réseau public. Elle permet de maximiser les gains financiers et de réduire la dépendance vis-à-vis des sources d'énergie conventionnelles ;
Facteur de correction (FC) : différence entre la production réelle et la production estimée par un modèle de simulation, exprimée en pourcentage (%). Il permet de valider la pertinence des hypothèses formulées lors de la phase de dimensionnement et de justifier d'éventuels écarts par rapport aux prédictions initiales.
Techniques d'analyse statistique avancée
Une fois ces KPI identifiés et consolidés, il convient d'exploiter pleinement leur potentiel informationnel en y appliquant des techniques d'analyse statistique avancée. On distinguera schématiquement deux catégories d'approches :
Analyses univariées : consiste à examiner individuellement chacun des KPI, en recherchant des patterns récurrents, des distributions anormales ou des correlations manifestes. Elles peuvent être menées à travers divers outils et méthodes, tels que les diagrammes en barres, histogrammes, boîtes à moustaches, coefficients de variation, analyses de variance, etc.
Analyses multivariées : implique l'étude simultanée de plusieurs KPI, en explorant leurs relations mutuelles et interactions complexes. On retrouvera notamment des techniques telles que les matrices de correlation, les cartes de heatmap, les analyses factorielle et discriminante, les modèles linéaires généralisés, etc.
Méthodes de machine learning et intelligence artificielle
Enfin, pour aller plus loin dans l'analyse et l'interprétation des données de production photovoltaïque, il est possible de faire appel à des méthodes sophistiquées de machine learning et d'intelligence artificielle. Citons parmi elles :
Régression polynomiale : adaptation de la célèbre méthode de régression linéaire aux cas où la relation entre variable dépendante et variable indépendante n'est pas strictement linéaire, mais suit plutôt une courbe polynomialede degré n > 1;
Arbres de décision : structure hiérarchique permettant de classer et segmenter des observations en fonction de leurs attributs et caractéristiques respectives. Chaque nœud représente un test sur une variable, chaque branche symbolise une issue possible et chaque feuille incarne une classe ou label ;
Forêts aléatoires : extension des arbres de décision, visant à atténuer leur instabilité et fragilité face aux données bruitées ou mal conditionnées. Elle consiste à construire simultaneously un grand nombre d'arbres, en introduisant des perturbations stochastiques (bootstrap sampling, random feature selection, etc.) et en agrégeant finalement leurs prédictions via un vote majoritaire ;
Réseaux neuronaux profonds : modèles computationnels inspirés des architectures biologiques naturelles, composés de plusieurs couches interconnectées de neurones artificiels. Ils sont capables d'apprendre et d'inférer des motifs complexes et abstraits, à partir d'un volume massif de données entrantes et de rétropropager graduellement les erreurs commises via un gradient descend algorithm ;
Apprentissage par renforcement : paradigme d'apprentissage automatique visant à optimiser sequentiellement une stratégie décisionnelle, en confrontant agent et environment dans une boucle itérative de trial and error. L'objectif ultime est de maximiser une reward function reflétant les preferences et préférences humaines.
Optimisation de la production grâce aux informations collectées
Nettoyage régulier des panneaux
La surface vitrée des modules photovoltaïques accumule progressivement toutes sortes de salissures (poussières, feuilles mortes, excréments animaux...) susceptibles de diminuer significativement leur coefficient de transmission lumineuse. Un nettoyage régulier (deux fois par an en moyenne) permettra donc de maintenir un niveau optimal de production. Préférez dans la mesure du possible des procédés doux (eau tiède additionnée de savon noir) et évitez absolument l'utilisation de produits abrasifs ou corrosifs.
Élagage des arbres environnants
Des branches situées trop près des panneaux peuvent provoquer des ombrages temporaires nuisibles à la captation photovoltaïque. Réaliser une taille appropriée deux fois par an (printemps et été) contribuera non seulement à assainir l'environnement immédiat de vos modules, mais aussi à renforcer leur résistance face aux vents forts et autres phénomènes météorologiques extrêmes.
Surveillance de l'orientation et de l'inclinaison des modules
Optimiser l'angle d'incidence des rayons solaires par rapport aux surfaces photovoltaïques constitue un autre levier majeur pour augmenter sensiblement le rendement global de votre installation. Adaptez donc l'inclinaison et l'azimut de vos supports en fonction des spécificités géographiques et climatiques locales, sans oublier de tenir compte des particularismes architecturaux propres à votre bâtiment.
Mise en place de systèmes de refroidissement
Comme mentionné précédemment, la température joue un rôle primordial dans la conversion de l'énergie incidente en électricité utile. Or, les panneaux exposés prolongément au soleil ont tendance à chauffer fortement, entraînant une baisse sensible de leur rendement nominal. Installer un système de ventilation forcée ou même de watercooling permettra de limiter cet impact thermique et donc d'améliorer notablement vos performances globales.
Investir dans des batteries domestiques
Si votre budget le permet, envisagez l'acquisition d'un pack batterie domestique couplé à un convertisseur hybride intelligent. Celui-ci stockera l'excédent d'énergie produit pendant les heures creuses et le restituera lorsque la demande sera supérieure à la capacité instantanée de votre installation. Vous pourrez ainsi valoriser davantage votre production et réduire significativement votre dépendance vis-à-vis du réseau public traditionnel.
Suivre sa production photovoltaïque est essentiel pour maximiser son autonomie énergétique et réaliser des économies substantielles. Grâce aux divers outils et techniques présentés dans cet article, vous disposez désormais des clés nécessaires pour contrôler et améliorer en continu le fonctionnement de votre installation solaire. N'oubliez pas que chaque kilowattheure produit représente non seulement une économie sur votre facture d'électricité mais aussi une contribution précieuse à la protection de notre planète.
Bien isoler sa maison
Une bonne isolation, que ce soit par l’extérieur ou par l’intérieur, est une garantie de confort thermique et d’économies d’énergie.
Installer un éclairage efficace
Un bon éclairage peut rendre une maison confortable, plaisante et fonctionnelle, où art et architecture sont mis en valeur.
Passer à l’électricité verte
Il est par ailleurs important de savoir comment utiliser l’électricité verte et quel fournisseur choisir afin de comparer les différentes options d’un point de vue économique.
