Une technologie mature et fiable

Les études et retours d’expérience sur le vieillissement des modules nous renseignent sur la performance en fin de vie des modules des systèmes photovoltaïques : Ils confirment que la technologie photovoltaïque est une technologie mature et fiable qui a toute sa place dans le système énergétique, c'est-à-dire que les pertes sont maitrisées et que les annonces des constructeurs sont vérifiées.

Enfin, l'homogénéité d’une année sur l’autre de la ressource solaire et la robustesse des systèmes photovoltaïques permettent des projections fiables dans les scénarios d’évolution des réseaux électriques pour la transition énergétique.

Des garanties de performances cohérentes

Source : VOLTEC - fiche technique module Tarka 138 VSMD Onyx 430W

Les 2 exemples ci-dessous nous donnent des retours d’expérience précis, que ce soit pour un système en exploitation, ou pour des systèmes montés à but d’analyse scientifique. Ils sont complétés par des études issues de la littérature scientifique. En résumé, les garanties de puissance affichées par les fabricants sont sérieuses, car les chiffres indiqués sont comparables aux retours d’expérience et études scientifiques. Notamment, les chiffres ci-dessous sont à comparer avec les garanties sur la perte de performance des fabricants , le plus souvent entre -0,4%/an et -0,7%/an sur des durées de 25 à 30 ans (exemple ci-contre).

Ces retours d'expérience et études scientifiques ont été réalisés sur des technologies de panneaux différentes des technologies commercialisées actuellement. Nous n'avons pas d'étude long terme sur ces nouvelles technologies, mais plusieurs éléments laissent envisager un maintien ou une amélioration de la durée de vie observée : amélioration des procédés industriels, nouvelles architectures de modules (ex : demi modules), études d'usure des panneaux en phase R&D, tests renforcés en laboratoire en sortie d'usine etc.

Aujourd'hui, les fabricants de modules garantissent en général 80% de la puissance initiale après 25 ans. Cela ne signifie pas que l'installation doit être démontée au bout de 25 ans, bien au contraire puisqu'elle peut encore produire 80% de sa puissance initiale. La fin de vie reste donc à l'appréciation du producteur, selon ses besoins de production (par rapport à ses besoins de consommation par exemple). Ainsi, dans les analyses de cycle de vie , la durée de vie du système photovoltaïque généralement admise est de 30 ans, avec 2 renouvellements d'onduleurs .

Au-delà de la cohérence de cette fourchette de perte de performance, il est nécessaire d'étudier au cas par cas chaque installation pour réaliser une estimation pertinente de la perte de performance attendue, selon des critères tels que la taille de l'installation, le climat, le type de technologie, le choix d'un module premium ou standard, les conditions d'exploitation, la ventilation etc.

Enfin, il est important de rappeler que la durée de vie des modules peut varier en fonction des opérations d'exploitation/maintenance réalisées. Pour plus d'informations, consultez l' article "Entretien et maintenance du système" .

Phébus1 – Baisse de performance de 20,5% après 31 ans d’exploitation

Installation Phebus 1

Les modules photovoltaïques du premier système photovoltaïque raccordé au réseau public de distribution (en 1992) ont été démontés en 2012 pour être contrôlés au bout de 20 ans d’exploitation. Les résultats, plus qu’encourageants, ont donné une baisse de performance de 8,3% de performance, soit 0,42% par an (communiqué de presse de 2012)

11 ans plus tard, en 2023, ces mêmes modules ont été démontés pour être à nouveau contrôlés (communiqué de presse de 2024) . La baisse de performance mesurée après 31 ans était en moyenne de 20,5%, soit 0,66 % par an sur 31 ans et 1,11% par an sur les 11 dernières années.
Pour une même série de modules, on observe 2 catégories :

• Une population dont la baisse de performance est très significative après 20 ans (1/3 des modules installés) :  33,9% en moyenne sur 31 ans, soit 1,09%/an.
• Une population dont la baisse reste dans la continuité des tests de 2012 : 13% en moyenne sur 31 ans soit 0,42%/an.

L'installation Phebus1 après 31 ans (crédit : Isowatt)

Au bout de 31 ans, les modules ont produit 20 366 kWh pour 882 Wc, soit 745 kWh/kWc/an. L’onduleur a été remplacé au bout de 10 ans d’exploitation et continue à fonctionner normalement.

Points forts de ces résultats : mesures spécifiques aux panneaux ; installation ancienne en conditions réelles
Limites de ces résultats : faible échantillon ; technologie ancienne

Autres retours d’expérience et analyses scientifiques

Source : SUPSI PV Lab

Plusieurs publications scientifiques viennent compléter ce retour d’expérience :

TISO – installation de 40 ans

La première, en deux publications ( 1ʳᵉ partie et 2ᵉ partie ), en provenance du TISO en Suisse, sur des modules âgés de 40 ans (étudiés après 35 ans d'utilisation) donne les informations suivantes : une baisse de performance des modules conforme aux garanties annoncées, allant de -0,2% à -0,7% par an. L’étude a montré que les différences de baisse de performance entre modules venaient principalement de différences d’additifs dans la composition des encapsulants, venant de 3 fabricants différents.

Points forts : mesures spécifiques aux panneaux ; installation ancienne en conditions réelles
Limites : faible échantillon ; technologie ancienne

Etudes du NREL (national renewable energy laboratory)

Le NREL a réalisé deux études qui confirment les baisses de performance annoncées par les fabricants :

Etude bibliographique

Une première étude basée sur la bibliographie donne une baisse de performance médiane de -0,5%/ an.

Etude sur 1700 sites

Source : NREL, "Photovoltaic fleet degradation insights"

Une seconde étude , plus récente, sur 1700 sites américains totalisant 7,2 GW de puissance (6% de la puissance installée aux USA, bien que seulement 41% des installations sont considérées comme ayant des données de qualité suffisante après traitement), avec une dégradation médiane de l’ordre de -0,75%/an. On remarque que la distribution des résultats est assez large, avec des populations assez hétérogènes.
Il est important de noter plusieurs différences entre cette étude et les analyses de performance des modules de Phebus1 et du TISO :

• La dégradation médiane est une dégradation de performance à partir des données de l’onduleur. Ainsi, cela inclut des pertes telles que des pertes ou dysfonctionnements dans la partie DC, pertes liées à une différence de points MPPT, de la saleté ou de la neige etc.
• Cette étude concerne des zones climatiques assez différentes et pas forcément adaptées à un contexte européen, qui font varier la dégradation médiane de -0,48%/an à -0,88%/an selon les zones. Un climat chaud et humide est corrélé à une dégradation plus importante.
• Différentes technologies de panneaux ont été étudiées donc une partie avec des technologies assez récentes (PERC) :  aucune tendance notable selon les technologies n'a été observée.

Points forts : grand volume d’installations analysées, traitement spécifique des données, utilisation de données de terrains, différentes technologies et climats étudiés, durée des données supérieures à 2 ans
Limites :  la faible différenciation des différentes causes de dégradation, durée de données bien inférieures aux installations de plus de 30ans

Etude sur 4 300 installations en europe

Une autre étude a analysé 4 300 installations résidentielles en fonctionnement en Europe et travaillé sur différentes méthodologies de traitement des données. Selon les méthodes, il est obtenu une perte médiane de -0,36% à -0,67%/an.

Points forts : grand volume d’installations analysées, traitement spécifique des données, utilisation de données de terrain
Limites : petits systèmes uniquement, faible durée des données, faible différenciation des différentes causes de dégradation

Sources