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Utiliser l’énergie solaire pour la production d’eau chaude sanitaire est une solution écologique et économique pour réduire son impact environnemental, en utilisant une source d’énergie inépuisable. Une multitude de conceptions est possible et on oppose de plus en plus fréquemment les solutions thermiques et photovoltaïques. Quel système choisir ?
Le solaire thermique
Des capteurs, munis d’un absorbeur thermique, convertissent le rayonnement solaire en chaleur. Un fluide caloporteur permet le transfert à un échangeur thermique interne ou externe à un ballon, assurant ainsi la production d’eau chaude.
La production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire thermique est particulièrement avantageuse, car les besoins d’eau chaude restent généralement constants tout au long de l’année. Du printemps à l’automne, l’eau chaude est quasiment produite exclusivement par le biais de l’installation solaire. Le reste de l’année, le soleil couvre une légère partie des besoins, qui sont complétés par un appoint électrique ou fossile. Le dimensionnement en fonction de la latitude et du nombre d’usagers doit être correctement étudié. Les installations de capteurs solaires modernes ont atteint la maturité technologique et peuvent être produits en grand nombre, avec un impact environnemental faible.
Le solaire thermique est performant sur l’ensemble du territoire, car si l’ensoleillement est moindre dans le nord, la consommation y est plus importante, ce qui rend le solaire thermique aussi rentable. Il faut garder à l’esprit qu’il y a plus de capteurs thermiques en région Alsace qu’en région PACA. Partout où les besoins sont conséquents, le solaire thermique est un outil simple qui permet la préservation des ressources naturelles et la production de chaleur sans émission de CO2.
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Les capteurs, muni de cellules photoélectriques, convertissent le rayonnement solaire en électricité. Le courant produit en continu est transformé en courant alternatif utilisable dans l’installation.
Le solaire photovoltaïque a ainsi pour objectif de produire de l’électricité, qui peut être consommée ou revendue sur le réseau. C’est souvent dans un objectif d’optimisation en autoconsommation que l’on voit des concepts permettant de chauffer son eau chaude sanitaire avec le photovoltaïque. L’efficacité de cette solution est relativement faible en termes de rendement énergétique, en comparaison à un chauffe-eau solaire thermique. Si l’on souhaite autoconsommer au maximum sa production, utiliser son surplus pour chauffer son ballon d’eau chaude peut être utile.
En autoconsommation, la meilleure stratégie est de faire coïncider consommation et production. C’est parfois difficile et il est important de s’équiper d’une application ou d’un gestionnaire (également appelé Routeur) pour gérer la possibilité d’alimenter son chauffe-eau en fonction de la production solaire effective.
Un chauffe-eau ou un chauffe-eau spécifique (comme PV-O De Dietrich) est donc une solution complémentaire à une installation photovoltaïque. On peut également alimenter un chauffe-eau thermodynamique ou Split, qui va offrir une amélioration du rendement par la performance de la pompe à chaleur intégrée, et dont les besoins de puissance sont plus faibles qu’un chauffe eau traditionnel.
Produire de l’eau chaude avec du photovoltaïque n’est pas en soi une aberration. Cependant, elle est plus complexe et plus consommatrice de ressources, avec un impact gaz à effet de serre conséquent.
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→ Votre souhait est de produire de l’eau chaude sanitaire de manière économique et environnementale, en tenant compte de l’ensemble des éléments : investissement, consommation, durée de vie, recyclage.
Sans contestation, le chauffe-eau solaire thermique est fait pour vous, car il coche toutes les cases ci-dessus. Il est vraiment la solution simple et efficace pour produire une eau chaude sanitaire avec un coefficient environnemental et économique le plus efficient. Le coût d’une installation est conséquent, mais il peut être réduit par des subventions et aides de l’État, fortement augmentées en 2023, qui permettent d’investir de nouveau dans cette technologie. L’économie est de l’ordre de 70 % sur le poste consommation eau chaude.
→ Votre souhait est de réduire votre consommation électrique et l’impact sur votre facture.
La possibilité d’alimenter un chauffe-eau pour stocker le surplus est possible. Votre installation photovoltaïque doit être supérieure à 3 kWc. Toutefois, la fabrication, le recyclage et le coût supplémentaire d’investissement que représente une telle solution sont bien supérieurs à un système thermique simple, fiable et fabriqué sous nos latitudes. Il est également nécessaire d’adapter le mode de fonctionnement de votre installation et de la tarification souscrite.
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Les capteurs « hybrides » offrent l’avantage indéniable d’assurer les deux fonctions. L’usage de ce type de solution doit être bien réfléchi au moment de la conception, et bien dimensionné entre production électrique et besoin d’eau chaude sanitaire.
Le panneau mixte optimise la production photovoltaïque. Il produit aussi de la chaleur qui peut être valorisée en production d’eau chaude, sans toutefois atteindre les rendements d’un système solaire thermique. Si vous manquez d’espace, c’est une bonne solution qui peut offrir un bon compromis. Néanmoins, lorsque les surfaces disponibles le permettent, des systèmes séparés sont plus efficients. Le coût des systèmes hybrides est très conséquent et une aide de l’État, sur la partie thermique seule, peut être accordée, mais elle est relativement faible.
Produire son eau chaude sanitaire par du solaire thermique est la vraie solution économique et environnementale. C’est la raison pour laquelle les pouvoirs publics ont revalorisé les aides disponibles, en souhaitant un développement fort pour cette technologie décarbonée. On rétorque souvent que le solaire thermique n’est pas performant sous nos latitudes. C’est une erreur, les pays du Nord sont plus équipés que nous, l’Allemagne a installé 709 000 m² de capteurs en 2022, contre 30 500 m² en France métropolitaine, ce qui donne une idée du chemin à parcourir.
Commentaires
Personnellement j'ai les deux, des tubes pour le thermique et un boiler thermodynamique depuis quelques mois
le thermique a été installé en 2002 j'ai eu pas mal de soucis et avec la faible pente de mon toit je trouve le rendement assez médiocre
Quand j'ai installé le boiler thermodynamique j'ai conservé le thermique et je passe de l'un à l'autre selon la saison
On peut aussi chauffer l'ECS (ou pour le chauffage) avec une pompe à chaleur alimentée par du photovoltaïque ? Le solaire thermique a pour lui un très bon rendement (>75 %)(tubes sous vide ou capteurs plan), mais une PAC (COP > 3.5), même alimentée par des modules PV (rendement ~22 %) offre un rendement global supérieur à 75 % (3.5 x 22 %) aussi ? Voire un ballon hybride (PAC sur PV et solaire thermique, modules PV et thermiques séparés, pas comme les Dualsun)
Merci beaucoup de vos retour, j'en profite pour ajouter une possibilité plus économique qu'une batterie/chargeur et plus simple que le routeur (mais moins optimal) : adapté aux panneaux plug and play
Le coût d’un routeur dépasserait les économies réalisées avec mes petits panneaux solaires. Y a-t-il une autre solution ? https://tinyurl.com/28cxu4us
Je suis tout à fais d'accord avec Michelg34 le thermique n'est plus intéressant. J'ai un ami qui a une installation solaire thermique qui lui a couté 10 000 euros il y a 10 ans ( plateau du Vercors à 1000m d'altitude). Suite à de multiple fuites et la non disponibilité de pièces pour l'échangeur il vient de ressortir 10 000 euros pour la réparer. Par temps non ensoleillé directement sa production est strictement nulle. J'ai pour ma part une installation photovoltaïque en autoconsommation que j'ai posé moi même vu sa facilité de mise en œuvre. Prix de revient 3000 euros. Je n'utilise pratiquement plus le réseau pour chauffer notre eau. J'ai simplement diminué la valeur de la résistance de chauffe pour étaler la consommation. En fait je produis suffisamment pour chauffer mon eau même quand le ciel est couvert !
Tout à fait
C'est le guide que j'avais posté et qui a été censuré !
Beaucoup plus économique qu'une batterie/chargeur et simple que le routeur (mais moins optimal) : votre chauffe-eau
Le coût d’un routeur dépasserait les économies réalisées avec mes petits panneaux solaires. Y a-t-il une autre solution ? https://tinyurl.com/28cxu4us
Pour info :
- Il est intéressant de coupler solaire hybride et pompe à chaleur comme le fait par exemple en France Li-Mithra car çà permet un meilleur coefficient de performances (6,6 à 10) et une couverture de 100% des besoins d'eau chaude et de chauffage annuels, en plus de la fourniture d'électricité. C'est plus cher au départ mais s'amortit proportionnellement plus rapidement en couvrant plus de besoins
De plus la pompe à chaleur ne fonctionne en complément du solaire que partiellement l'hiver donc sa durée de vie est augmentée et son besoin d'entretien réduit
On constate la même chose et même en mieux puisque mise en commun collective avec les meilleurs réseaux de chaleur et froid qui utilisent du solaire thermique (dont le coefficient de performances va jusqu'à 40 en solaire plan et 80 en solaire concentré) avec notamment des pompes à chaleur centralisées (en plus de la récupération de chaleurs fatales, types usines, incinérateurs etc et froid). La géothermie peut être également utilisée, le solaire venant réchauffer l'été les puits des sondes géothermiques (Accenta et Celsius Energy en France)
Li-Mithra
https://li-mithra.fr/
Dualsun en France couple également ses panneaux solaires hybrides avec des pompes à chaleur Daikin mais c'est l'association de 2 marques, pas encore un couplage aussi optimisé de 2 produits, donc le coefficient de performances global est moins élevé
Dualsun et Daikin
https://academy.dualsun.com/hc/fr/articles/360019088960-Quels-sont-les-produits-Daikin-compatibles-avec-les-panneaux-DualSun-SPRING
De même l'allemand Neslkamp fait des tuiles solaires hybrides (mieux intégrables que les panneaux solaires hybrides dans beaucoup de toitures ardoises ou tuiles classiques pouvant également être couplées à une pompe à chaleur
https://www.nelskamp.de/fr/energiedaecher-3/389-un-module-combine-esthetique-pour-l-electricite-et-le-chauffage-ms-5-2power.html
Pour les bâtiments couplage solaire et géothermie
Accenta
https://www.accenta.ai/
Celsius Energy
https://www.celsiusenergy.com/notre-solution/
Si l'on veut encore améliorer le bilan global, au lieu d'utiliser des ballons de stockage à l'eau (dans lesquels ont peut d'ailleurs introduire des matériaux à changement de phase PCM sous forme balles de ping-pong qui augmentent la durée de rétention de chaleur d'environ 4 jours à 17 jours), on peut utiliser du stockage PCM (phase change materials) comme le font Sunamp (Ecosse mais également désormais présent en France) et Grims Energies (France)
Outre augmenter la durée de rétention de chaleur fournie par le solaire PV et/ou thermique et/ou hybride d'environ 4 jours à environ 17 jours voire plus, ce qui augmente le rendement global puisque il y a plus rarement 17 jours sans soleil (thermique), le volume de stockage est réduit d'un facteur 5, ce qui est important en pratique (plus simple à installer aussi) et la durée de vie du système est très (plus) longue
Grims Energies
https://grimsenergies.com/le-produit-grimsbox/
Sunamp (fr)
https://sunamp.com/fr/
Pour le solaire thermique ou concentré (voire hybride) associé aux réseaux de chaleur, à l'industrie, voire aux bâtiments, Newheat en France commence à décoller avec une demande en hausse et utilise le solaire thermique finlandais Savosolar, mais il y a des suisses pas mauvais non plus avec du solaire thermique de très bon niveau aussi
Newheat
https://newheat.com/
Sans oublier Absolicon en Suède (solaire concentré)
https://www.absolicon.com/
Je ne sais ce que devient Helioclim en France qui a eu une période difficile, donc à vérifier auprès d'eux
http://www.helioclim.fr/technologies/
Il est essentiel d'insister sur les technologies de chaleur solaire, tant pour les particuliers et bâtiments que pour les communes (qui connaissent rarement le couplage solaire thermique et réseaux de chaleur) et l'industrie car il y a beaucoup à faire et c'est très durable et à prix stables comparés à l'ancien gaz fossile qui doit disparaître totalement au plus vite