L'ombrage partiel constitue la première cause de sous-performance des installations photovoltaïques résidentielles. Une cellule ombragée dans une chaîne série (string) agit comme une résistance qui limite le courant de l'ensemble du string. Un seul panneau ombragé à 20 % peut réduire la production du string entier de 30 à 50 % en l'absence de dispositif de compensation.
Mécanisme électrique de la perte
Les cellules d'un panneau sont connectées en série : le courant du string est limité par la cellule la plus faible. Les diodes bypass (trois par panneau standard) court-circuitent le groupe de cellules ombragé pour protéger les autres. Mais la puissance du tiers ombragé est perdue. Si deux strings sont connectés en parallèle sur le même MPPT, le string ombragé tire le point de fonctionnement vers le bas et pénalise aussi le string non ombragé.
Solutions techniques
Les micro-onduleurs et les optimiseurs de puissance résolvent le problème en individualisant le MPPT par panneau. Le gain mesuré atteint 5 à 25 % sur une toiture partiellement ombragée, selon l'étendue et la durée de l'ombre. Les panneaux à demi-cellules (half-cut) réduisent l'impact d'un ombrage localisé en divisant le module en deux sous-strings indépendants.
- Perte string sans protection : 30 à 50 %
- Gain micro-onduleur : 5 à 25 %
- Diodes bypass standard : 3 par panneau
- Demi-cellules : réduction de l'impact de 30 à 50 %
L'étude d'ombrage préalable à l'installation utilise un outil de simulation (PVsyst, Helioscope, SketchUp + SunHours) qui modélise les masques proches (cheminée, antenne, arbre) et lointains (bâtiment voisin, relief). Le diagramme solaire identifie les heures et les saisons impactées. Un installateur sérieux réalise cette étude avant le chiffrage et adapte le calepinage (disposition des panneaux) en conséquence.
