Un rendement panneau solaire en hiver qui reste bon, mais une production d'électricité divisée par plusieurs face à l'été : sur une installation photovoltaïque, les panneaux convertissent toujours bien la lumière, c'est la quantité d'énergie reçue qui s'effondre entre novembre et février.
- Efficacité des cellules
- stable, voire meilleure par temps glacial, car le silicium travaille mieux au frais.
- Production hivernale
- en net recul : soleil bas, jours courts, ciel souvent couvert.
- Leviers
- inclinaison, absence d'ombrage, panneaux dégagés de la neige, suivi de la production.
Quel rendement attendre d'un panneau solaire en hiver ?
Un panneau solaire en hiver garde un rendement proche de sa valeur nominale : il transforme en électricité la même part de la lumière qu'il reçoit, autour de 20 à 22 % pour un panneau solaire monocristallin récent. Ce chiffre, mesuré en laboratoire dans les conditions standard dites STC (1 000 W/m² et cellules à 25 °C), ne dépend pas de la saison. Ce qui change, c'est l'énergie solaire disponible sur le toit.
La distinction entre rendement et production évite une inquiétude fréquente. Une installation solaire qui produit peu en décembre n'est pas défaillante : elle reçoit moins de rayonnement solaire, rien de plus. Pour juger de son état, la bonne comparaison se fait avec la production des mêmes mois des années précédentes, ou avec une estimation issue d'un simulateur comme PVGIS, l'outil gratuit du Centre commun de recherche de la Commission européenne, plutôt qu'avec juillet.
Sur l'année, la part hivernale reste modeste. D'octobre à mars, une installation en France produit généralement entre un cinquième et un tiers de sa production annuelle, selon la région et l'orientation ; le reste se concentre d'avril à septembre. Dans le sud de la France, l'écart entre saisons se resserre un peu, car le ciel d'hiver y est plus souvent dégagé.
Contrairement à une idée répandue, l'ensoleillement d'une région compte bien plus que la température pour un panneau solaire en hiver. Dans des conditions de ciel dégagé, un panneau solaire bien orienté conserve une production importante même en janvier ; dans une vallée noyée de brouillard, chaque panneau solaire reste en sous-régime pendant des semaines. Le rapport entre l'ensoleillement de décembre et celui de juillet varie d'une région à l'autre, et c'est lui, plus que la latitude seule, qui fixe la production hivernale. Pour une estimation optimale, PVGIS calcule la moyenne mensuelle d'énergie produite par un panneau solaire à partir de l'adresse, de la pente et de l'orientation du toit.
Pourquoi la production d'électricité en hiver baisse autant
La production d'électricité en hiver chute sous l'effet de trois facteurs qui se cumulent : la position du soleil, la durée du jour et la nébulosité. Aucun ne touche les panneaux eux-mêmes, tous réduisent l'irradiation solaire qui atteint leur surface.
- La hauteur du soleil : bas sur l'horizon, il envoie ses rayons sous un angle rasant et traverse une couche d'atmosphère plus épaisse, qui absorbe et diffuse une partie de la lumière.
- La longueur des journées : à Paris, une journée de décembre compte un peu plus de huit heures de clarté, contre plus de seize heures fin juin.
- La couverture nuageuse : sous un ciel gris, il ne reste que la lumière diffuse, qui suffit à produire, mais peu.
L'irradiation quotidienne passe ainsi d'environ 5 à 7 kWh/m² par jour au cœur de l'été à 1 à 3 kWh/m² en hiver dans la moitié nord du pays. Le tableau suivant situe les deux premiers facteurs, purement astronomiques, à deux latitudes françaises.
| Date | Hauteur du soleil à midi, Paris | Durée du jour, Paris | Hauteur du soleil à midi, Marseille |
|---|---|---|---|
| Solstice de décembre | environ 18° | environ 8 h 10 | environ 23° |
| Équinoxes de mars et septembre | environ 41° | environ 12 h | environ 47° |
| Solstice de juin | environ 64° | environ 16 h 10 | environ 70° |
Novembre, décembre et janvier forment le creux de la production annuelle ; février remonte nettement, et dès avril les niveaux redeviennent ceux de la belle saison.
Le froid, un allié des cellules photovoltaïques
Une cellule photovoltaïque au silicium perd de l'efficacité quand elle chauffe et en gagne quand elle refroidit. Les fiches techniques des fabricants l'expriment par le coefficient de température de puissance, situé entre -0,30 et -0,40 % par degré pour la plupart des panneaux solaires du marché. Une cellule à 0 °C au lieu des 25 °C de référence délivre donc 7,5 à 10 % de puissance en plus à lumière égale.
En plein été, à l'inverse, une toiture exposée porte les cellules à 60 °C ou davantage, ce qui leur fait perdre plus de 10 % de puissance. C'est la raison physique des pics de puissance observés certaines matinées glaciales et ensoleillées de février ou de mars : air sec, ciel limpide et panneaux solaires frais produisent parfois une puissance instantanée supérieure à celle d'un après-midi caniculaire. Cet avantage ne compense pas le manque de lumière sur la journée, mais il explique pourquoi une belle journée d'hiver reste productive.
Neige, givre et brouillard : quel impact sur les panneaux ?
Une couche de neige opaque bloque presque toute la lumière et arrête la production du panneau qu'elle recouvre. Sur des panneaux solaires inclinés, elle glisse généralement d'elle-même dès que le soleil réchauffe le verre, d'autant plus vite que la pente est forte. Une fois le toit dégagé, la neige restée au sol devient même utile : sa réverbération renvoie de la lumière vers les panneaux solaires, surtout vers les panneaux bifaces qui captent par leur face arrière, présentés dans la page sur le panneau solaire bifacial et sa face arrière.
Le givre fond en général dans l'heure qui suit le lever du soleil. Le brouillard givrant, fréquent en plaine, est plus pénalisant : il réduit la luminosité pendant des jours entiers et peut laisser un dépôt que la pluie seule n'emporte pas. Les poussières, pollens et fientes accumulés pendant l'année pèsent davantage quand la lumière est rare, d'où l'intérêt d'un nettoyage à l'eau claire à l'entrée de la saison froide.
Déneiger depuis le toit expose à une chute grave. Mieux vaut attendre la fonte, ou utiliser depuis le sol un balai télescopique à embout souple, sans racler le verre ni projeter d'eau chaude sur un panneau solaire gelé, ce qui risque de fêler la vitre.
Comment optimiser la production des panneaux solaires en hiver ?
Optimiser la production hivernale d'une installation solaire passe surtout par des choix faits à la conception, puis par un entretien simple. Les gains restent modestes à l'échelle de l'année, mais ils tombent au moment où l'électricité du réseau coûte le plus cher à remplacer.
Inclinaison des panneaux et orientation
Une inclinaison des panneaux autour de 30 à 35° plein sud donne le meilleur compromis annuel en France métropolitaine. Une pente plus forte, de 50 à 60°, favorise la production en hiver quand le soleil est bas, ainsi que le glissement de la neige, au prix d'une perte en été. Les poses très inclinées ou en façade ont donc un intérêt en montagne et dans le nord, rarement ailleurs.
Ombrage d'hiver
Un arbre, une cheminée ou un bâtiment voisin qui ne gêne pas en juin peut couvrir une partie du toit en décembre, car les ombres s'allongent quand le soleil descend. Un seul panneau solaire à l'ombre peut faire chuter toute une chaîne : les solutions sont détaillées dans la page sur l'effet de l'ombrage sur la production. Une visite du toit vers le solstice, en milieu de journée, montre les zones concernées.
Suivi de la production
Le suivi régulier de la production est le meilleur moyen de repérer un panneau sale, un onduleur en défaut ou une perte anormale. Les applications et passerelles présentées dans la page sur le monitoring de la production solaire comparent chaque mois avec le précédent et avec la même période de l'année passée.
Petites installations et kit solaire
Les panneaux solaires d'un kit solaire de balcon ou d'une petite installation de 3 kWc suivent les mêmes règles que ceux d'une grande toiture : en hiver, leur production électrique couvre surtout la consommation de veille du logement. Posés à la verticale contre un garde-corps, ces panneaux solaires profitent même du soleil bas de décembre, contrairement aux panneaux solaires couchés à plat. Avant tout achat, le stockage dans une batterie se raisonne à l'échelle de l'année : une énergie renouvelable produite en été ne se reporte pas sur l'hiver, et l'utilisation de l'électricité solaire en direct reste la manière la plus rentable de valoriser chaque kWh.
Autoconsommation, batterie et rentabilité pendant la saison froide
En hiver, presque toute l'électricité solaire produite est consommée sur place : la demande du foyer (chauffage, éclairage, cuisson) dépasse largement ce que produisent les panneaux. Le taux d'autoconsommation grimpe donc, alors que le taux de couverture des besoins baisse. Les deux indicateurs, qui ne mesurent pas la même chose, sont expliqués dans la page sur le taux d'autoconsommation et la rentabilité.
Une batterie se remplit mal pendant cette période, faute de surplus en journée ; elle sert surtout du printemps à l'automne. Dans une maison chauffée par pompe à chaleur, l'économie sur la facture reste réelle en hiver, mais la part couverte par le solaire est faible : la rentabilité d'une installation se calcule toujours sur l'année entière, jamais sur une saison. Installer des panneaux en hiver ne pose en revanche aucun problème, la pose et la mise en service se font en toute saison hors intempéries.
Pour réduire la facture d'énergie en hiver, le levier le plus durable reste de déplacer les usages vers les heures où le panneau solaire produit : lave-linge, chauffe-eau électrique ou recharge d'un véhicule programmés en milieu de journée, au moindre rayon de soleil. Une installation photovoltaïque bien dimensionnée vise l'énergie solaire de l'année, et chaque panneau solaire ajouté pour couvrir l'hiver produirait un surplus important en été. La vraie question, pour un projet, porte donc sur le bilan annuel de chaque panneau solaire, pas sur ses seules semaines de décembre.
Les idées reçues sur le solaire en hiver
Les mythes sur les panneaux solaires en hiver portent surtout sur le froid et la neige. Le tableau suivant confronte les plus courants à leur fonctionnement réel.
| Idée reçue | Fonctionnement réel |
|---|---|
| Les panneaux ne marchent pas quand il gèle | Les basses températures améliorent l'efficacité des cellules ; seule la lumière limite la production. |
| Par ciel gris, la production est nulle | La lumière diffuse fait encore produire les panneaux solaires, à un niveau faible. |
| Le solaire ne convient pas aux régions du nord | L'Allemagne et les Pays-Bas, moins ensoleillés que la France, comptent parmi les plus grands parcs solaires d'Europe. |
| Il faut déneiger après chaque chute | Sur un toit incliné, la neige glisse le plus souvent seule en quelques heures ou quelques jours. |
Ciel couvert, production quasi nulle en décembre et inclinaison selon la saison
Les panneaux solaires produisent-ils quand le ciel est couvert ?
Les panneaux solaires produisent sous un ciel couvert grâce à la lumière diffuse, mais leur production tombe souvent à une petite fraction de celle d'une journée claire. Un mois de novembre très gris peut donc donner nettement moins qu'un mois de février ensoleillé.
Une production quasi nulle en décembre signale-t-elle une panne ?
Une production très faible en décembre n'indique pas forcément une panne : il faut la comparer à la même période des années précédentes ou à une simulation PVGIS. Un écart marqué sur un seul panneau solaire, ou une production nulle par journée ensoleillée, justifie en revanche un contrôle de l'onduleur.
Faut-il changer l'inclinaison des panneaux selon la saison ?
Changer l'inclinaison selon la saison n'a d'intérêt que sur des structures au sol réglables ou des trackers ; sur une toiture, les panneaux solaires restent fixes et la pente du toit fixe le compromis entre été et hiver.