Systèmes photovoltaïques bifaciaux verticaux vs systèmes photovoltaïques inclinés : lequel est réellement le plus performant ?

La plupart des installations solaires sont orientées vers le sud et visent une production maximale en milieu de journée. Cependant, un nombre croissant d'études évaluées par des pairs démontre que panneaux bifaciaux verticaux — monté verticalement, orienté est-ouest — surpasse les systèmes inclinés traditionnels dans des conditions spécifiques et importantes. Voici ce que les données montrent concrètement, et dans quelles circonstances chaque approche est pertinente.

Tout d'abord, que comparons-nous ?

Les panneaux solaires traditionnels sont installés en biais, généralement orientés vers le sud dans l'hémisphère nord, afin de capter un maximum de lumière solaire directe aux alentours de midi. On parle alors d'une installation inclinée. système monofacial incliné, et elle constitue la norme du secteur depuis des décennies.

UN système bifacial vertical Cette approche est radicalement différente. Les panneaux, dressés à la verticale (à 90 degrés précisément), sont orientés simultanément est et ouest. Ils captent la lumière du matin d'un côté et celle du soir de l'autre. Grâce à leur conception bifaciale, ils produisent de l'électricité à partir de leurs deux faces simultanément.^[1]

Cette comparaison est importante car ces deux types de systèmes ne se contentent pas de présenter des différences visuelles. Ils produisent de l'énergie à des moments différents de la journée, réagissent différemment aux conditions météorologiques et conviennent à des conditions de site fondamentalement différentes.

Ce que la recherche montre réellement

En 2023, les chercheurs Ghadeer Badran et Mahmoud Dhimish à Université de York ont mené la première étude empirique complète d'un an sur un système bifacial vertical commercial sous un climat britannique, publiée dans Rapports scientifiques en août 2024.^[2] Trois systèmes ont été surveillés simultanément sur le même toit de février 2023 à janvier 2024 :

Par rapport au système incliné, la configuration bifaciale verticale a fourni un rendement nettement supérieur à chaque saison et sur chaque période testée.^[2]

Lors d'une journée de forte performance en mai, le système bifacial vertical a produit 4,92 kWh — environ 25,381 TP3T de plus que le système incliné au cours de cette seule journée.^[3] La modélisation CFD a confirmé des forces de portance négligeables à 27,2 m/s (~98 km/h).^[2]

Pourquoi les revêtements bifaciaux verticaux sont plus performants aux hautes latitudes

🌅 Le problème de l'angle du soleil

Le Royaume-Uni se situe entre latitude 50°N et 60°N. En hiver, le soleil est bas à l'horizon, souvent à seulement 10 à 20 degrés. Un panneau solaire incliné orienté au sud est conçu pour capter le soleil de midi, mais en hiver, ce soleil est faible. Un panneau vertical orienté est-ouest est géométriquement mieux placé pour capter la lumière rasante du matin et de l'après-midi. C'est pourquoi l'avantage hivernal représente le gain saisonnier le plus important observé.^[2]

☁️ La lumière diffuse est la norme au Royaume-Uni

Le Royaume-Uni affiche en moyenne seulement environ 1 000 à 1 200 heures d'ensoleillement par an.^[4] Le ciel est généralement couvert et la lumière diffuse. Dans ces conditions, l'étude de l'Université de York a constaté que les systèmes bifaciaux verticaux se maintenaient approximativement 60% de puissance de crête, tandis que les panneaux solaires conventionnels ont chuté à environ 35%.^[2]

⚡ L'avantage du réseau Double Peak

Les panneaux inclinés traditionnels produisent un pic d'énergie à midi solaire, lorsque le réseau est bien approvisionné et que les prix sont souvent au plus bas. Les systèmes bifaciaux verticaux est-ouest produisent deux picsUne borne est disponible le matin (de 5 h 30 à 9 h) et une autre le soir (de 17 h à 20 h 30). Ces créneaux horaires correspondent aux besoins des ménages en matière de chauffage, de cuisson et de recharge des véhicules électriques.^[5]

Recherches issues de Université des sciences appliquées de Leipzig (HTWK Leipzig) Il a été confirmé que ce profil de production modifié réduit le besoin de centrales de pointe au gaz et diminue la capacité de stockage d'électricité requise, sur la base d'une modélisation du système énergétique du réseau allemand de 2030.^[5]

💡 Point économique clé : Une analyse britannique a estimé les économies annuelles supplémentaires à environ 1 221 GBP par tranche de 1 500 kWh (tarif de base), en utilisant une hypothèse tarifaire de 0,28 GBP/kWh — principalement due à l'alignement du système vertical avec les périodes de production plus rentables du matin et du soir.^[6]

Là où les cellules photovoltaïques bifaciales verticales offrent le plus de valeur

🏭 Scénario 1 : Toits commerciaux en haute latitude

Le Royaume-Uni, l'Irlande, la Norvège et l'Écosse constituent les marchés les plus dynamiques. La faible inclinaison du soleil en hiver et la fréquence des ciels couverts favorisent les façades bifaciales verticales. Toiture en gravier blanc ou en membrane blanche La zone située sous les panneaux solaires maximise la réflectance côté arrière et amplifie le gain bifacial.^[3]

🌿 Scénario 2 : Toits plats avec exigences en matière de toitures végétalisées

Les panneaux verticaux à longerons ne bloquent ni la pluie ni la végétation. Première installation commerciale d'Easy Solar aux États-Unis. 100 kW, Queens, New York, avril 2026 — est passée d'une configuration inclinée à une configuration verticale afin de répondre aux priorités du Département de la protection de l'environnement de la ville de New York en matière de performance des toitures végétalisées. Rendement annuel prévu : environ 120 000 kWh.^[7]

🌾 Scénario 3 : Systèmes agrivoltaïques

Les rangées verticales est-ouest permettent aux équipements agricoles standard de circuler librement entre les panneaux. Étude de l'Université d'Aarhus de 2025 (Nexus énergétique) ont confirmé que les panneaux bifaciaux verticaux produisent de l'électricité sans réduire les rendements des cultures, avec des panneaux ne couvrant qu'environ 101 TP3T de surface de champ.^[8]

• Les rendements du blé et du trèfle-graminées étaient résultats comparables à ceux obtenus en champ ouvert
• Les panels agissent comme des groupes efficaces brise-vent, réduisant l'évaporation et protégeant les cultures
• 18–26% moins de terres nécessaires par rapport à des opérations solaires et agricoles séparées
• Compatible avec moissonneuses-batteuses standard et les tracteurs

❄️ Scénario 4 : Climats froids et sujets à la neige

La neige glisse naturellement sur les panneaux verticaux — pas de panneaux enterrés, pas de perte de rendement hivernal. Les recherches du NREL indiquent que les panneaux bifaciaux installés sur des surfaces enneigées hautement réfléchissantes peuvent augmenter la production annuelle d'énergie de 11 à 27%.^[9] Les pays nordiques, le Canada et l'Europe alpine sont les principaux bénéficiaires.

🏗️ Scénario 5 : Barrières acoustiques et façades photovoltaïques intégrées

Les panneaux bifaciaux verticaux fonctionnent simultanément comme barrières antibruit et générateurs d'énergie. Tâche 13 de l'IEA-PVPS Les panneaux bifaciaux situés près des extrémités des réseaux de type barrière bénéficient d'un gain supplémentaire sur les bords grâce à l'exposition dégagée de la face arrière.^[10] Pour les façades des bâtiments, les documents de recherche indiquent environ 25% production d'électricité annuelle plus élevée par rapport aux installations monofaciales équivalentes.^[11]

Agrivoltaïsme : un examen plus approfondi

L'agrivoltaïsme — qui associe la production d'énergie solaire à la production alimentaire active — est l'une des applications de la technologie bifaciale verticale connaissant la plus forte croissance. Les rangées de panneaux sont parallèles aux rangs de cultures et les machines agricoles classiques peuvent circuler entre elles sans obstacle.

L'étude de l'Université d'Aarhus a révélé que le blé et les mélanges de graminées et de trèfle cultivés entre des panneaux verticaux produisaient des rendements comparables à ceux des cultures en plein champ. Bien que la configuration verticale génère environ 13% consomme moins d'électricité annuelle totale qu'un système incliné, son profil de production correspond mieux à la demande, avec des pics le matin et le soir.^[8]

Une étude de modélisation publiée dans l'IEEE Journal of Photovoltaics, utilisant des données météorologiques de Merced, Houston, Denver et Miami, a révélé que… orienté au sud système bifacial vertical avec un réflecteur au sol atteint 112 à 121% de la production annuelle d'un système monofacial standard incliné à 20°. Sans réflecteur, la production tombe à 82–94%.^[13]

Le Université du Vermont mène un essai agrivoltaïque bifacial vertical de 50 kW dans son Centre de recherche et d'éducation horticole de South Burlington — l'une des premières études de terrain à l'échelle américaine de cette configuration pour les cultures maraîchères.^[14]

Coût initial vs rendement à long terme

Estimation des coûts basée sur une analyse complémentaire d'une étude de l'Université de York. Au Royaume-Uni, le coût du solaire commercial se situe généralement entre 800 et 1 200 £/kW.^[15]

Cet écart de coût se réduit lorsqu'on tient compte de trois facteurs :

1. Coûts de maintenance réduits Les panneaux verticaux s'autonettoient sous la pluie, résistent aux salissures et ne nécessitent aucun système de réglage d'inclinaison. Sur cinq ans, les coûts sont inférieurs d'environ 301 TP3T à ceux des panneaux inclinés équivalents.^[3]
2. Génération à plus forte valeur ajoutée — L’électricité est facturée plus cher le matin et le soir en vertu de la tarification différenciée selon les heures de consommation. Chaque kWh peut avoir plus de valeur, et pas seulement une production plus importante.
3. Double usage des terres — Dans les applications agrivoltaïques ou de toitures végétalisées, une même surface génère simultanément de la valeur agricole et énergétique.

Quand les systèmes inclinés gagnent encore

Les panneaux bifaciaux verticaux ne sont pas la solution idéale partout. Voici les situations où les systèmes inclinés traditionnels restent le meilleur choix :

• 🌞 Régions de basse latitude et de forte irradiance (Sud de l'Espagne, MENA, Afrique subsaharienne) — les trackers mono-axiaux ou les réseaux fixes inclinés offrent un rendement annuel supérieur là où le DNI de midi domine.^[17]
• 🏠 Toits en pente exposés au sud — le toit offre déjà une orientation solaire optimale ; le montage vertical nécessite une modification structurelle et produit généralement moins d’énergie totale.
• 💰 Projets résidentiels à budget limité dans les régions plus chaudes du Royaume-Uni, la prime de coût ~33% est plus difficile à récupérer sans tarifs en fonction des heures d'utilisation.
• 🌑 Sites à faible albédo du sol — le sol nu (albédo 0,15–0,25) est insuffisant pour tirer pleinement parti du gain de la face arrière bifaciale.^[16]

Comment les organismes indépendants évaluent les preuves

• 📋 Tâche 13 de l'IEA-PVPS elle identifie les panneaux verticaux est-ouest comme étant “ particulièrement adaptés aux technologies photovoltaïques bifaciales ”, citant l'adéquation du profil de charge, les faibles taux d'encrassement et les avantages liés à la co-utilisation des terres.^[10]
• 📊 Journal IEEE de photovoltaïque La modélisation confirme que les systèmes bifaciaux verticaux orientés au sud + réflecteur égalent ou dépassent le rendement monofacial incliné dans de multiples climats américains (112–121%).^[13]
• 🌾 Université d'Aarhus (2025) Fournit une validation sur le terrain en climat tempéré réel : aucune perte de rendement des cultures, profil de production mieux adapté à la demande.^[8]
• 🔬 Modélisation HTWK Leipzig confirme un potentiel de réduction des émissions de CO₂ pouvant atteindre 10,2 millions de tonnes/an en Allemagne grâce à l'adoption généralisée de panneaux bifaciaux verticaux.^[5]

Conclusion pour les acheteurs B2B et les concepteurs de systèmes

Le photovoltaïque bifacial vertical n'est pas une nouveauté de niche. C'est un stratégie de production d'énergie véritablement différente — optimisés pour répondre à la demande plutôt que pour une production de pointe, pour la lumière diffuse plutôt que pour le soleil direct, et pour un déploiement sur des terrains à usages multiples plutôt que pour des réseaux à usage unique.

Le cas le plus favorable se présente lorsque trois conditions se chevauchent : a site de haute latitude (50°N et plus), un besoin de génération du matin et du soir, et un surface réfléchissante du sol ou du toit. Lorsque ces trois éléments sont réunis, les données de performance sont convaincantes et l'analyse économique se tient.

Pour les entreprises solaires, les architectes et les promoteurs de projets ciblant Royaume-Uni, Irlande, Scandinavie, Europe du Nord ou Canada — et notamment pour les projets agrivoltaïques, BIPV ou les projets commerciaux urbains à toit plat — le bifacial vertical mérite une place importante dans le débat sur la conception.

Références et notes

1. Les modules solaires bifaciaux produisent de l'énergie à partir des deux faces de leurs cellules. Orientés verticalement est-ouest, la face avant capte le rayonnement solaire du matin tandis que la face arrière capte simultanément celui de l'après-midi.
2. Badran, G., & Dhimish, M. (2024). “ Étude complète sur l'efficacité des systèmes photovoltaïques bifaciaux verticaux : une étude de cas au Royaume-Uni. ” Rapports scientifiques 14, 18380. DOI : 10.1038/s41598-024-68018-1. nature.com | Base de données de recherche de York
3. pv magazine (15 avril 2026). pv-magazine.com. Réduction des coûts de maintenance sur 5 ans (~30%) à partir des données supplémentaires associées à [2].
4. Durée annuelle d'ensoleillement au Royaume-Uni : statistiques climatiques du Met Office. metoffice.gov.uk
5. Reker, S. et al. (2022). “ Intégration des centrales solaires verticales dans un futur système énergétique allemand. ” Énergie intelligente 7, 100069. HTWK Leipzig. DOI : 10.1016/j.segy.2022.100069. sciencedirect.com
6. L'analyse économique de l'étude de l'Université de York [2] est complétée par une modélisation. Le tarif de 0,28 GBP/kWh et la consommation de référence de 1 500 kWh sont donnés à titre d'exemple. Les économies réelles varient selon le tarif local et l'albédo.
7. Over Easy Solar NYC (Queens, Willets Point), avril 2026. pv magazine USA. pv-magazine-usa.com
8. Victoria, M. et al. (2025). “ Agrivoltaïsme vertical en climat tempéré. ” Nexus énergétique 19, 100526. DOI : 10.1016/j.nexus.2025.100526. pure.au.dk
9. Recherche sur la performance de la neige bifaciale du NREL (2020). nrel.gov
10. Tâche 13 de l'IEA-PVPS (2021). “ Modules et systèmes photovoltaïques bifaciaux ”.” iea-pvps.org (PDF)
11. Gain de puissance annuel de la façade bifaciale ~25% par rapport à la façade monofaciale : Soria et al. (2015), cité dans Li, Z. et al. (2021). Énergie solaire 227. DOI : 10.1016/j.solener.2021.07.082. sciencedirect.com
12. Riaz, MH et al. (2021). “ L’optimisation des fermes photovoltaïques bifaciales verticales pour des systèmes agrivoltaïques efficaces. ” Énergie solaire 230, 1004–1012. agrisolarclearinghouse.org
13. Reagan et Kurtz. “ Comparaison énergétique des panneaux solaires bifaciaux verticaux et monofaciaux inclinés. ” Journal IEEE de photovoltaïque. Remarque : 112–121% fait référence à orienté au sud Réflecteur vertical + au sol, et non est-ouest. PDF via AgriSolar Clearinghouse
14. Essai agrivoltaïque de l'Université du Vermont (NE SARE, Projet LNE22-454R). site.uvm.edu/agrivoltaïque
15. Coûts de l'énergie solaire commerciale au Royaume-Uni : 800 à 1 200 £/kW. énergie nue. La prime bifaciale verticale ~33% est une estimation issue de l'analyse complémentaire d'une étude de l'Université de York.
16. Valeurs d'albédo du sol : Marion, B. (2021). Énergie solaire 215, 321-327. DOI : 10.1016/j.solener.2020.12.067.
17. Rodríguez-Gallegos, CD et al. (2020). “ Performance techno-économique globale des systèmes photovoltaïques bifaciaux et à suivi solaire. ” Joule 4(7), 1514-1541. DOI : 10.1016/j.joule.2020.05.005.