Panneaux solaires à l'ombre : arbre, cheminée, voisin, ce qu'il faut vérifier avant de poser
Une ombre qui ne couvre qu'un coin d'un panneau peut faire chuter sa production bien au-delà de la surface masquée. Et la même ombre, courte en juin, s'étire sur des dizaines de mètres en décembre. Comment les panneaux réagissent, et comment repérer les ombres avant de poser.
L'ombre d'un arbre sur des panneaux solaires coûte plus que la surface qu'elle couvre, et sa portée change du tout au tout avec la saison. À Paris, un arbre de 15 m projette à midi une ombre de 7,2 m le 21 juin, de 16,9 m le 21 mars et de 46,9 m le 21 décembre. Le même arbre, sans effet sur votre toit en été, peut le masquer en hiver à plusieurs dizaines de mètres de distance.
Avant d'installer, il faut donc regarder les ombres de décembre, pas celles du jour où l'installateur passe. Et savoir comment l'installation réagit quand une partie seulement des panneaux est à l'ombre.
Jusqu'où porte l'ombre d'un arbre
Longueur de l'ombre à midi solaire d'un arbre de 15 m, sur un sol plat.
| Ville | 21 juin | 21 mars | 21 décembre |
|---|---|---|---|
| Lille | 7,7 m | 18,0 m | 52,5 m |
| Paris | 7,2 m | 16,9 m | 46,9 m |
| Lyon | 6,1 m | 15,2 m | 39,4 m |
| Marseille | 5,4 m | 14,0 m | 35,0 m |
C'est l'ombre la plus courte de la journée. Le matin et le soir, elle s'allonge bien davantage, et elle tourne avec le soleil. Un arbre planté au sud-ouest de la maison peut épargner le toit à midi et le couvrir en milieu d'après-midi.
Pour des panneaux sur un toit, seule compte la hauteur de l'arbre au-dessus des panneaux. Prenez un chêne de 15 m au sud d'une maison dont les panneaux sont à 6 m du sol : il ne les dépasse que de 9 m. À Paris, à midi, chaque mètre de hauteur donne 0,48 m d'ombre le 21 juin, 1,13 m le 21 mars et 3,13 m le 21 décembre. Le chêne atteint donc les panneaux à midi s'il est à moins d'environ 4 m en juin, 10 m en mars et 28 m en décembre. Pour refaire ce calcul avec vos propres arbres, la formule est dans notre guide sur la longueur des ombres.
Un arbre à feuilles caduques perd ses feuilles l'hiver, mais pas ses branches. Un houppier nu laisse passer une partie du soleil, pas tout, et c'est justement en hiver que son ombre est la plus longue. Pour savoir si un arbre précis atteint vos panneaux, il faut sa hauteur, sa distance et sa direction exactes, trois mesures qu'on estime mal à l'œil depuis le jardin.
Pourquoi une petite ombre fait perdre beaucoup
Un panneau est fait de dizaines de cellules reliées en série, comme les maillons d'une chaîne. Le même courant les traverse toutes, et la cellule la moins éclairée le limite. Une feuille collée, une fiente ou l'ombre d'une antenne sur une seule cellule freine tout le groupe dont elle fait partie.
Pour limiter les dégâts, chaque panneau contient des diodes de dérivation, en général trois, qui court-circuitent chacune un groupe de cellules quand il est à l'ombre. Le panneau perd alors la part de ce groupe au lieu de s'effondrer en entier, et la cellule masquée ne s'échauffe pas dangereusement.
Le même raisonnement vaut à l'échelle du toit. Dans une installation classique, les panneaux sont eux aussi reliés en série jusqu'à un onduleur unique, qui règle toute la chaîne sur un seul point de fonctionnement. Un panneau à l'ombre pèse alors sur ses voisins restés en plein soleil.
Micro-onduleurs et optimiseurs
Deux équipements rendent les panneaux indépendants les uns des autres. Les micro-onduleurs, un par panneau ou pour deux panneaux, transforment le courant sur place. Les optimiseurs, des boîtiers fixés sous chaque panneau, le règlent individuellement avant un onduleur central. Avec l'un ou l'autre, un panneau à l'ombre ne fait perdre que sa propre production.
Ni l'un ni l'autre ne fait revenir le soleil. Sous une ombre, le panneau ne reçoit plus que la lumière diffuse du ciel et produit nettement moins. Leur intérêt dépend donc des ombres du toit : c'est l'étude d'ombrage qui dit s'ils se justifient, et sur quels panneaux.
Cheminée, antenne, lucarne : les ombres du toit lui-même
Les petites ombres du toit reviennent chaque jour de l'année. Une souche de cheminée qui dépasse de 1 m projette à midi, sur un sol plat à Paris, une ombre de 3,13 m le 21 décembre et de 0,48 m le 21 juin. Sur un pan incliné vers le sud, elle est plus courte qu'au sol, mais elle s'allonge de la même façon au fil de l'automne.
En hiver, cette ombre tourne : vers le nord-ouest le matin, vers le nord à midi, vers le nord-est l'après-midi. Elle frappe d'abord les panneaux placés au-dessus de la cheminée, côté faîtage, puis ceux placés à côté d'elle en début et en fin de journée. Demandez à l'installateur un plan de pose qui laisse libre la zone d'ombre d'hiver de la cheminée, de la lucarne ou du chien-assis, plutôt qu'un plan qui couvre tout le pan.
Le voisin : ce qui existe et ce qui viendra
Un bâtiment voisin compte autant qu'un arbre, avec une différence : il ne perd pas ses feuilles. À Paris, un immeuble de 10 m projette à midi une ombre de 4,8 m le 21 juin et de 31,3 m le 21 décembre. Pour des panneaux posés au sol ou sur un abri de jardin, la maison voisine de 6 m envoie à midi une ombre de 18,8 m le 21 décembre.
Pensez aussi à ce qui n'existe pas encore : la parcelle vide au sud, la maison de plain-pied que le PLU autorise à surélever, la haie qui n'a que trois ans. Les recours contre une construction sont traités dans notre guide sur le permis de construire du voisin, les distances de plantation et l'élagage dans notre guide sur l'arbre du voisin trop haut.
Vérifier avant d'installer
Regardez le toit à plusieurs heures, et si possible en hiver. Une visite technique en juin vers midi ne montre presque aucune ombre : c'est le moment de l'année où elles sont les plus courtes.
Demandez une étude d'ombrage qui relève l'horizon depuis l'emplacement des panneaux, arbres et bâtiments compris, puis calcule la production avec ce masque. PVGIS, l'outil gratuit de la Commission européenne, tient compte du relief et accepte un profil d'horizon fourni par l'utilisateur ; il ne connaît ni les arbres ni les bâtiments. L'effet de l'orientation seule est chiffré dans notre guide sur l'orientation des panneaux solaires.
Pour une adresse précise, un calcul des ombres sur le relevé LiDAR HD de l'IGN, qui mesure au demi-mètre la hauteur des arbres et des bâtiments, donne les heures de soleil direct du jardin et de chaque façade aux quatre saisons, avec et sans feuillage. Ce n'est pas une étude photovoltaïque. Il sert à juger un emplacement au sol ou en façade, et à repérer l'arbre qui posera problème en décembre.
Les heures de soleil réelles d'une adresse précise
Jardin et façades, 21 mars, 21 juin, 21 septembre et 21 décembre, heure par heure, avec les bâtiments, les arbres et le relief relevés par le LiDAR de l'IGN, puis ce que le ciel du lieu en fera. Huit pages, par e-mail, en quelques minutes.
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