Le rayonnement solaire est la source d’énergie primaire des installations photovoltaïques. Pourtant, peu de propriétaires savent qu’il ne s’agit pas d’un flux unique.

Il existe plusieurs composantes du rayonnement solaire qui influencent directement la production d’électricité :

• le rayonnement direct
• le rayonnement diffus
• le rayonnement réfléchi (albédo)

Comprendre ces composantes permet d’optimiser le rendement d’une installation photovoltaïque, en particulier en Suisse romande où les conditions climatiques varient fortement entre plaine et montagne.

Qu’est-ce que le rayonnement solaire ?

Le rayonnement solaire correspond à l’énergie électromagnétique émise par le soleil et reçue à la surface de la Terre.

On mesure généralement cette énergie en :

$$W/m^2$$W/m2

ou sur une période donnée en :

$$kWh/m^2/an$$kWh/m2/an

En Suisse romande, l’irradiation annuelle globale varie approximativement entre :

• 1 000 à 1 200 kWh/m²/an en plaine
• 1 200 à 1 500 kWh/m²/an en altitude (Valais notamment)

Le rayonnement direct

Définition du rayonnement direct

Le rayonnement solaire direct est la composante qui arrive en ligne droite depuis le soleil, sans être déviée par l’atmosphère.

C’est le rayonnement :

• le plus intense
• le plus directionnel
• celui qui génère les pics de production photovoltaïque

Caractéristiques principales

• Dépend fortement de l’orientation et de l’inclinaison des panneaux
• Sensible à l’ombre
• Maximal par ciel dégagé

En été, à midi, le rayonnement direct peut approcher :

$$900 – 1000 W/m^2$$900–1000W/m2

Impact sur une installation photovoltaïque

Une installation orientée plein sud avec une inclinaison optimale (30–35° en Suisse romande) capte efficacement le rayonnement direct.

C’est cette composante qui détermine principalement :

• la puissance crête (kWc)
• les pics de production estivaux
• le phénomène d’écrêtage

Le rayonnement diffus

Définition du rayonnement diffus

Le rayonnement diffus provient de la diffusion de la lumière solaire par :

• les nuages
• les molécules atmosphériques
• les particules fines

Il arrive au panneau depuis toutes les directions du ciel.

Pourquoi le rayonnement diffus est crucial en Suisse ?

En Suisse romande :

• Nombreux jours partiellement nuageux
• Brouillards hivernaux en plaine
• Couverture nuageuse variable

Le rayonnement diffus peut représenter :

• 40 à 60 % du rayonnement total en plaine
• encore plus en hiver

Avantage pour le photovoltaïque

Même sans soleil visible, les panneaux produisent.

Cela explique pourquoi une installation continue à générer de l’électricité :

• par ciel couvert
• en hiver
• à l’aube et au crépuscule

Les modules modernes sont performants sur le diffus, ce qui améliore le rendement annuel.

Le rayonnement réfléchi (albédo)

Définition

Le rayonnement réfléchi correspond à la lumière solaire qui rebondit sur le sol ou les surfaces environnantes.

Ce phénomène dépend du coefficient d’albédo.

Exemples d’albédo

• Neige fraîche : 0.8 à 0.9
• Béton clair : 0.3 à 0.4
• Herbe : 0.2
• Toiture sombre : 0.1

En montagne, la neige peut considérablement augmenter la production hivernale grâce à la réflexion.

Impact sur les panneaux photovoltaïques

Le rayonnement réfléchi est particulièrement intéressant pour :

• Les installations en altitude
• Les panneaux bifaciaux
• Les toitures plates

Les panneaux bifaciaux peuvent capter :

• le rayonnement direct
• le diffus
• le réfléchi

Ce qui augmente la production annuelle de 5 à 15 % selon l’environnement.

Rayonnement global : somme des composantes

Le rayonnement global horizontal correspond à :

$$G = Direct + Diffus + Réfléchi$$G=Direct+Diffus+Reflechi

En photovoltaïque, on parle souvent de :

• GHI (Global Horizontal Irradiance)
• DNI (Direct Normal Irradiance)
• DHI (Diffuse Horizontal Irradiance)

Ces paramètres sont utilisés dans les logiciels de simulation (PVsyst, etc.).

Répartition typique en Suisse romande

En moyenne annuelle :

• Direct : 50–60 %
• Diffus : 35–45 %
• Réfléchi : 5–10 %

En hiver :

• Le diffus peut devenir dominant

C’est pourquoi une installation légèrement surdimensionnée est souvent pertinente en Suisse.

Pourquoi comprendre les composantes du rayonnement est essentiel pour votre projet solaire ?

Optimiser l’orientation et l’inclinaison

Maximiser le captage du rayonnement direct tout en tenant compte du diffus.

Évaluer correctement la production annuelle

En Suisse, il est réaliste d’estimer :

$$1 kWc ≈ 900 – 1100 kWh/an$$1kWc≈900–1100kWh/an

Ce rendement intègre toutes les composantes du rayonnement.

Comprendre la saisonnalité

En décembre, la production peut représenter seulement :

5 à 10 % de la production estivale.

Ce n’est pas un défaut du panneau, mais une conséquence :

• de l’angle solaire
• du rayonnement diffus dominant
• de la durée d’ensoleillement réduite

Rayonnement et performance des panneaux photovoltaïques

La puissance instantanée d’un module dépend directement du rayonnement reçu :

$$P = \eta \times A \times G$$P=η×A×G

où :

• $\eta$η = rendement du panneau
• $A$A = surface
• $G$G = rayonnement incident

Si le rayonnement diminue de 50 %, la puissance diminue proportionnellement.

Cas particulier : le Valais et les régions d’altitude

Grâce :

• à un ensoleillement plus important
• à un air plus sec
• à l’effet albédo de la neige

Les installations valaisannes peuvent atteindre :

$$1200 – 1400 kWh/kWc/an$$1200–1400kWh/kWc/an

Ce contexte modifie la part relative des composantes du rayonnement.

Conclusion : pourquoi les composantes du rayonnement solaire sont essentielles en Suisse romande

Comprendre les différentes composantes du rayonnement solaire permet de :

-mieux dimensionner une installation photovoltaïque
-optimiser l’orientation et l’inclinaison
-anticiper la production hivernale
-évaluer la pertinence des panneaux bifaciaux
-maximiser l’autoconsommation

En Suisse romande, où la météo et la topographie influencent fortement l’irradiation, cette compréhension est un véritable avantage stratégique.