Pourquoi l’énergie thermique du soleil est si peu exploitée en France ?

La production solaire thermique en France, en 2020, s’est élevée à 2,2 TWh pour une surface de 3,2 millions de m², ce qui nous place au 18ᵉ rang mondial et au sixième rang européen. Loin derrière l’Allemagne avec une production de 18,2 TWh et une surface totale de 26,3 millions de m². Pourquoi avons-nous un tel retard dans l’exploitation de cette ressource ?

Le gisement solaire est plus important en France qu’en Allemagne, avec une productivité moyenne de 1 500 kWh/m², contre 1 350 kWh/m², pourtant, nous l’utilisons nettement moins qu’outre-Rhin. Le principal usage du solaire thermique est la production et le stockage d’eau chaude, servant aux besoins de chauffage et production d’eau chaude sanitaire dans l’habitat individuel et collectif. Il est également utilisé avec des surfaces de grandes dimensions dans l’industrie, pour la production dans des réseaux de chaleur, la production d’électricité et pour faire du rafraichissement de locaux. Mais le plus gros potentiel et la meilleure application pour le solaire thermique reste l’habitat.

Beaucoup de technologies sont utilisées, très diverses, mais la grande majorité est représentée par les capteurs à plans vitrés et les capteurs tubulaires sous vide. Le principe est toujours de capter le rayonnement solaire pour transférer sa chaleur à un circuit hydraulique et de l’associer à un dispositif de stockage.

Avantages et inconvénients du solaire thermique

L’avantage du solaire thermique est une production gratuite d’énergie pour un impact environnemental nul. L’ensemble des composants sont d’usage fréquent (principalement de l’acier, de l’aluminium et du verre) et sont recyclables à 100 %. On peut couvrir les besoins, de manière gratuite, à hauteur de 70 % pour la production d’eau chaude sanitaire et à hauteur de 50 % pour la production de chauffage des locaux. Son inconvénient est de nécessiter un appoint, électrique par exemple, en absence de rayonnement solaire, notamment les jours de pluie.

L’ensemble de ces composants sont simples, fiables et efficaces, en veillant toutefois au dimensionnement des installations. En effet, en cas de surdimensionnement, le problème du solaire thermique est la surchauffe estivale qui peut se produire si l’on sature le stockage disponible. Ces surchauffes engendrent des dégâts sur les fluides et organes par dégradation des composants et de l’étanchéité des installations

Il est impératif de bien dimensionner son installation par rapport aux besoins, en ayant un stockage suffisant, ou avoir une possibilité de décharge estivale de type piscine ou autres, pour évacuer l’excédent. En général, ces pathologies sont rares et les systèmes solaires thermiques sont fiables et performants, à la grande satisfaction des usagers.

Un peu d’histoire pour comprendre

Bien que la technique date du début du XXᵉ siècle, les premiers systèmes solaires thermiques grand public sont apparus dans les années 1970, comme beaucoup d’autres systèmes de production énergies renouvelables, à cause du premier choc pétrolier. Les technologies de capteurs de l’époque avaient un poids conséquent, problématique pour la structure de support des toitures et autres couvertures. Les installateurs, peu formés, n’étaient pas légion pour une technique et pratique nouvelle. L’abondance et le prix de pétrole à la baisse ont sapé la lancée du solaire thermique.

Il fut ressuscité en 2003 avec le plan soleil de l’ADEME, suivant le marché européen et mondial orienté en faveur de ces systèmes. La nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, la perspective d’un nouveau choc pétrolier et son faible impact environnemental ont fait du solaire thermique un leader des énergies renouvelables. C’est à cette époque, et pour le solaire thermique, que l’on a commencé à pratiquer l’aide à l’investissement dans les énergies renouvelables, par des primes directes au départ et ensuite avec du crédit impôt. Le taux de croissance des installations solaires thermiques de 2000 à 2008 a atteint des records, atteignant 34 % avant de chuter à −16% en 2014.

Les raisons de la chute du solaire thermique en France

Le déclin du solaire thermique en France métropolitaine va être acté par l’émergence de deux marchés :

1 – La baisse des coûts du solaire photovoltaïque, accompagnés de subventions, crédits d’impôts et prix de rachat de production à des prix démesurés, ont rendu le solaire thermique moins attractif financièrement. Les constructeurs, les investisseurs et les usagers se sont orientés vers le nouvel eldorado des énergies renouvelables. Les professionnels se sont orientés vers le photovoltaïque, car c’est une technique qui nécessite moins de qualifications que le solaire thermique.

2 – L’émergence des pompes à chaleur et notamment des ballons d’eau chaude thermodynamiques a sonné le glas du solaire thermique.
Pourtant, dans la réglementation thermique de 2005, le législateur avait introduit la nécessité de recourir à une source d’énergie renouvelable pour la production d’eau chaude sanitaire, mettant en avant le solaire thermique, et ayant pour objectif d’être obligatoire à la réglementation thermique de 2012.

Hélas, la réglementation thermique de 2012 notifie bien la nécessité de recourir à des systèmes solaires, en introduisant qu’un ballon thermodynamique est également conforme, puisque classé en énergie renouvelable. Ces systèmes se sont rapidement imposés, car ils nécessitent moins de compétences, plus facilité de mise en œuvre et sont plus compétitifs en termes de prix d’achat.

De plus, le marché se contractant dès 2008, les constructeurs ont élaboré des systèmes de plus en plus complexes pour concurrencer le très bonrendement des autres produits. Hélas, en augmentant le coût des systèmes et installations, diminuant d’autant l’intérêt du recours au solaire thermique.

Un avantage écologique certain

L’intérêt écologique des systèmes solaires thermiques est sans commune mesure avec ces deux concurrents qui ont l’inconvénient :

• Pour le solaire photovoltaïque, un impact environnemental plus élevé, car utilisant des matériaux nécessitants davantage de transformations et plus énergivores à recycler.

• Pour le ballon d’eau chaude thermodynamique, un impact sur le climat potentiellement plus marqué, en fonction des fluides frigorigènes embarqués et une dépendance à toujours plus d’électricité pour assurer son fonctionnement (si l’électricité est faiblement carbonée en France, ce n’est pas le cas de la majorité des pays).

En conclusion

Le concept du solaire thermique est d’économiser de grandes quantités d’énergie, sans émissions de CO₂, à partir de matériaux très simples et facilement recyclables et en bénéficiant d’un excellent rendement. Une solution particulièrement « low-tech », notamment face au photovoltaïque, pompes à chaleur et ballons d’eau chaude thermodynamiques.

Ainsi, le solaire thermique n’est pas mort et peut renaitre de ces cendres. Certains signes encouragent à le réintroduire dans notre arsenal de réduction des émissions de gaz à effets de serre. En 2023, les systèmes solaires thermiques seront subventionnés dans le cadre du dispositif France Rénov’, mis en place dans le cadre de la rénovation énergétique des bâtiments et dans le cadre des certificats d’économies d’énergie.

Tous ces éléments doivent permettre un redémarrage du marché du solaire thermique, en s’appuyant sur l’expertise menée du passé récent, afin de mobiliser durablement les professionnels du secteur, les industriels présents en France, les usagers dans des installations pérennes et durables. Des techniques en développement sont existantes, comme le stockage dans de grands réservoirs qui permet d’envisager un fonctionnement intersaisonnier de l’été vers l’hiver, ainsi que des stockages couplés à des systèmes thermodynamiques améliorant leurs rendements hivernaux.