Une centrale solaire thermique installée sur le toit d'une maison / Image : Andy Dean Photography - Canva.
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.
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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.
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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.
Commentaires
A noter que si en france metropolitaine le developpement est faible, probablement du au fait que le besoin sont maximaux l'hiver quand la production est minimale, elle est particulièrement adapte ( et utilise, on trouve ces fameux chauffe eau sur presque tous les toit, y compris le mien) dans les DOM-TOM.
Un seul entretien a faire (qqu'il faut se donner la peine de faire ou faire faire : le netoyage de la vitre du capteur : je monte sur le toit en début d'hiver quand l'eau commence a etre un peu tiedasee pour passer une serpillière sur le capteur.
C'est vrai que cela m'a frappé lors de mon passage à la Réunion. Combien coûte une telle installation environ ?
Bonjour,
Quand je lis que les capteurs solaires couvre 50% du chauffage je me demande où il a obtenu son diplôme d énergéticien.
J ai 16 M2 de capteurs il fait 8 degrés à l extérieur et depuis 15 jours le ciel est gris en Alsace. Je peux vous affirmer que les capteurs n ont pas fonctionné même 1 seconde!
Alors lorsque vous faites de telles affirmation s merci de nous donner des informations complémentaires, ex; maison située au Maroc en plein mois de juillet.
Très cordialement
j' ai perso testé la solaire thermique , photovoltaïque et j' ai fabriqué plein de pompe a chaleur , mon verdict est sans appel , le solaire n est rentable face a la pompe a chaleur que au sud de l' espagne et en dessous , la pompe a chaleur offre un rendement moyen sur l' hiver de plus de 500% en gironde , surement bien moins en alsace , j' ai mesuré des rendements a 650% en fev cette année en pac sol /sol . et même 8 fin mars . même moi j' ai été surpris . a ce jour en cumulant pompe a chaleur pour chauff et eau chaude , avec 8KWC photovoltaïque incluant batterie 25KWH , on est tombé a moins de 300 kwh par an d électricité prise au réseau pour 120M2 habitable RT2012
soit une chute de 95% par rapport a la situation juste avec pac air /air et chauffe elec sans solaire , j' ai du me pincer au moment du bilan car jamais je n' aurais imaginer passer sous les 1500 kwh /an
ca fait 2 ans que l' instal est en place comme ça . 1ERE année 267 KWH , deuxième 296 , prochaine etape , une maison de 200M2 avec grosse instal solaire , tout en plancher chauffant pac sol/eau , 16KWC solaire PV batterie 35 KWH , je monte en plus un poêle bouilleur , on doit pouvoir se passer du réseau avec moins de 1 stère de bois par an
le taux de couverture est à prendre en compte sur les besoins annuels et non d'une journée à l'autre... tout comme sa facture électrique ou d'eau...
évidemment que sans soleil ça ne produira pas de chaleur! comme une chaudière bois sans bois.
J'ai une installation solaire de 10m² sur mon habitation, qui a été instrumentée par le COSTIC pendant 12mois: j'obtiens 67% de couverture Chauffage + ECS sur l'année.
Je précise: je vis en Bretagne.
Il est évident que certains jours j'ai toujours à 100% sur mon appoint...
Je ne remets donc pas en cause le diplôme "d'énergéticien" et je trouve les constats énoncés pleines de vérités qui démontrent bien la pression des lobbyings.
BONJOUR , votre maison est en RT 2012 ou 2020? 67% de couverture est surement via un plancher chauffant ? ou système très basse température , si on ne regarde pas l' amortissement solaire avec appoint pompe à chaleur on divise alors par plus de 10 les besoins
Pour avoir un solaire thermique sans trop de soucis il fait des capteurs verticaux, cela évite la surchauffe l'été, malgré tout on dispose de beaucoup d'énergie thermique l'été pour rien.
Aujourd'hui le tarif d'une installation se bagarre avec du photovoltaïque plus rentable en été, et un ballon d'eau chaude coûte presque rien.
Un bon produit qui comme chaque fois est cassé par la puissance du nucléaire et le trop-plein d'énergie de la nuit.
Chauffe-eau solaire individuel depuis 9 ans (4 m2 de capteur, ballon 400 litres) couplé à une chaudière à granulé pour l'hiver. Nous sommes le 6 mars: température ECS à 16h10 = 55,4° sans appoint chaudière... Je ne brûlerai donc pas de granulé ce soir pour l'eau chaude. Devrait être obligatoire dans le neuf au moins pour les départements du sud...
J'ai installé un chauffe eau thermique en 2005 (le premier dans la commune mais qui n'a pas incité pour autant les voisins à en faire autant...). Eau chaude gratuite dès les premiers rayons du soleil. Petits réglages sur ces premiers systèmes, très chaud l'été et moins chaud l'hiver donc circulateur actionné l'été et mis en veilleuse l'hiver. Je pense que sur les nouveaux modèles ce problème est résolu. Ce type de chauffe eau devrait être obligatoire pour toute construction neuve. Mais au pays du tout nucléaire tout est à suspicion sauf l'atome...