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Influence de la localisation sur le gisement solaire

La ressource solaire est partout présente mais inégalement répartie. On constate une variation dans un facteur de 1 à 3.5 dans les zones peuplées par l'Homme.

Le 1er paramètre est la latitude, c'est-à-dire la distance par rapport à l'équateur. L'irradiation solaire diminue au fur et à mesure qu'on se rapproche des pôles (ou qu'on s'éloigne de l'équateur).

La nébulosité du site est également une variable. On remarquera en ce sens que les zones arides à très faibles nébulosité sont les plus soumises aux fortes irradiations solaires (désert d'Atacama au Chili, désert du Sahara en Afrique).



Carte mondiale de l'irradiation solaire globale (annuelle et journalière moyenne)
Carte mondiale de l'irradiation solaire globale (annuelle et journalière moyenne)


La France est située entre les latitudes +41° et +51°. L'irradiation solaire varie entre 1 000 kWh/m²/an (au nord) et 1 700 kWh/m²/an (sur le pourtour méditerranéen). A ce titre, il apparaît une inégalité entre ces 2 extrémités du territoire : pour un même investissement, la production photovoltaïque est quasiment 2 fois supérieure dans le sud que dans le nord.

On notera également une dépendance de l'irradiation solaire vis-à-vis de l'altitude. Par exemple, les Alpes et les Pyrénées présentent des points rouges à forte irradiation solaire. Cela s'explique par le fait qu'en altitude, le rayonnement solaire traverse une épaisseur d'atmosphère moins importante qu'en plaine. L'effet de filtre de l'atmosphère est donc moins impactant.

Coefficient Air-Masse


Le soleil émet continuellement une énergie radiative considérable dans toutes les directions du système solaire. Une moyenne de 1 367 W/m² de cette énergie atteint le bord externe de l'atmosphère terrestre. Celle-ci absorbe et reflète une partie de ce rayonnement solaire de telle sorte que le l'énergie reçue au niveau de la surface de la mer (altitude 0 m), par ciel clair et quand le soleil est au zénith, vaut 1 000 W/m². Cette situation a été définie par la communauté scientifique comme une situation de référence décrite par l'indicateur Air-Masse, notée AM 1. Le coefficient Air-Masse évalue la masse atmosphérique traversé par la rayonnement solaire.

Lorsqu'on s'écarte de cette configuration de référence (en prenant de l'altitude, lorsque le soleil n'est plus au zénith ou bien lorsque l'atmosphère est polluée), le coefficient Air-Masse évolue plus ou moins. On parle alors de coefficient AM "X". Le nombre "X" indique que le parcours du rayonnement solaire est X fois supérieur au parcours de référence (AM1), et sera donc plus ou moins filtré.

Le nombre d'air masse AM
Le nombre d'air masse AM


On remarque également que les zones de fortes urbanisations présentent un déficit d’irradiation solaire lié à la présence de pollution atmosphérique qui sont d’autant d’éléments absorbants du rayonnement. On note par ailleurs que Marseille (deuxième ville de France) ne présente pas cet inconvénient car elle bénéficie du mistral qui chasse cette pollution urbaine.

Irradiation annuelle en France
Irradiation annuelle en France


Dans le domaine du photovoltaïque autonome, l'échelle de temps pour l'évaluation du gisement solaire est la journée. On exprimera communément le gisement solaire en kWh/jour ou bien en kWh/m²/jour. Ce gisement solaire journalier dépend, comme nous venons de le voir de la localisation, mais également de la période de l'année.

Variation de l'irradiation solaire journalière au cours de l'année (en France)
Variation de l'irradiation solaire journalière au cours de l'année (en France)


Où trouver les données météorologiques ?


La conception d'un système photovoltaïque passe la connaissance du gisement solaire journalier du site, ce qui n'est pas tout-à-fait possible avec les cartes générales comme celles que nous présentons dans cet ouvrage. Pour ce faire, il convient de s'adresser aux services météorologiques nationaux et internationaux qui enregistrent et archivent les données d'ensoleillement journalier mois par mois. Tout concepteur pourra trouver les données journalières dont il a besoin pour dimensionner son installation photovoltaïque.

A titre d'exemple, l'Institut National de l'Energie Solaire (INES) diffusent gratuitement sur leur site internet ces données pour plusieurs villes de France : http://ines.solaire.free.fr/gisesol_1.php