Energie solaire

Capteurs solaires - Source Viessmann

L’énergie solaire est une énergie renouvelable qui, de plus, ne dégage pas de gaz à effet de serre. Elle permet de produire non seulement de la lumière naturelle, de la chaleur mais également de produire de l’électricité. Les panneaux solaires peuvent donc être thermiques ou photovoltaïques.

L’énergie solaire dans les grandes lignes

Le rayonnement du soleil permet de produire de la lumière et de la chaleur. L’énergie solaire fait donc partie intégrante des énergies renouvelables, car cette source énergétique est inépuisable et disponible sur la plupart du globe, à l’exception de la zone polaire qui vit dans l’ombre près de la moitié de l’année. En France, les apports solaires ne sont pas les mêmes en fonction de votre situation géographique. En effet, la production d’énergie solaire est plus élevée sur la côte méditerranéenne que dans les régions du nord.

Il est possible de convertir cette énergie solaire en chaleur, on parle alors d’énergie solaire thermique, ou en électricité, et l’on parle alors d’énergie solaire photovoltaïque. Tout comme la lumière naturelle n’est disponible que le jour, la production de chaleur ou d'électricité n’est possible également que lorsque le soleil est présent. De plus, il est important de noter qu’il s’agit d’une énergie qui ne dégage pas de gaz à effet de serre, ce qui permet de réduire votre empreinte carbone. Il faut signaler qu’avec 1 m² de capteurs solaires, il est possible d’éviter l’émission de 350 kg de CO2 rejeté dans l'atmosphère, soit un trajet de 2 500 km en voiture à moteur thermique.

Dans l’habitat, l’énergie solaire est donc utilisée pour fournir de la lumière naturelle en journée, mais également du chauffage, de l’électricité ou pour produire de l’eau chaude sanitaire. Elle permet de s’inscrire dans une démarche écologique pour la transition énergétique et la lutte pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En cas de rénovation énergétique, elle vous permet également d’économiser sur vos factures de chauffage ou d’électricité.

Il s’agit d’une source d’énergie qui correspond complètement aux types de bâtiments suivant :

• Le Bâtiment Basse Consommation, ou BBC, est un label attribué aux constructions dont la consommation ne dépasse pas une moyenne de 50 kWh d’énergie primaire par m² et par an. L’empreinte carbone est ainsi considérablement réduite grâce à une isolation performante et un traitement des ponts thermiques. Le recours aux énergies renouvelables, dont le solaire, est un des critères de ce type de construction.

• Le Bâtiment à Énergie Passive, ou BEPAS, est caractérisé par une consommation de chauffage réduite à 15 kWh par m² et par an. Le recours à l’énergie solaire permet d’atteindre cet objectif de besoin de chauffage. Cela est rendu possible également grâce à la suppression des ponts thermiques, de grandes ouvertures en triple vitrage et orientées plein sud, une ventilation double flux, ainsi qu’une isolation renforcée sur toute l’enveloppe du logement entre autres.

• Le Bâtiment à Énergie Positive, ou BEPOS, est le concept de construction de demain. En effet, il définit un logement qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. Tous les critères d’un BEPAS sont alors nécessaires, mais le recours à l’énergie solaire pour produire de l’énergie thermique ou électrique est alors renforcé.

Les différentes installations fonctionnant à l’énergie solaire

Le panneau solaire photovoltaïque

Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de convertir le rayonnement du soleil en électricité. Les cellules qui les composent sont constituées de silicium qui réagit aux photons des rayons solaires pour produire un courant électrique continu. Un onduleur, couplé à cette installation, transforme celui-ci en courant alternatif pour être distribué ensuite dans votre réseau domestique ou sur le réseau électrique local. Il est possible d’opter pour une consommation pour votre usage personnel avec une revente du surplus de votre électricité, ou pour une revente totale de votre production électrique sur le réseau.

Les panneaux solaires ont une puissance maximale qui est exprimée en kiloWatt crête (kWc). Comme expliqué précédemment, votre situation géographique détermine le niveau d’ensoleillement de votre région, et influe donc sur la capacité de production électrique de vos panneaux photovoltaïque.

Voici, à titre indicatif, quelques indications sur les productions possibles en fonction des 3 zones françaises :

• La meilleure capacité de production d’électricité se fait dans les régions du sud de la France. En effet, sur le pourtour méditerranéen, la production est de 1 300 kWh par an pour 1 kWc de panneaux solaires installés.
• Dans le centre-ouest de la France, près de Nantes par exemple, la production est de 1 000 kWh par an pour 1 kWc de panneaux solaires installés
• En revanche, plus au nord, le niveau d’ensoleillement baisse légèrement, ce qui autorise une production de 900 kWh par an pour 1 kWc de panneaux solaires installés aux abords de la ville de Rouen par exemple.

Généralement installés sur les toitures, les panneaux solaires photovoltaïques sont souvent orientés plein sud, quand cela est possible, avec une inclinaison respectée de 30° afin de permettre un meilleur rendement.

Le panneau solaire thermique

Les panneaux solaires thermiques produisent de la chaleur grâce aux rayons du soleil. Celle-ci est transférée à un fluide caloporteur présent sous les panneaux. Cette énergie est ensuite transmise, via un échangeur thermique, à votre équipement de production d’eau chaude sanitaire ou à un Système Solaire Combiné (SSC) qui permet en plus, d’approvisionner un réseau hydraulique de chauffage comme un plancher chauffant ou des radiateurs à eau chaude :

Le chauffe-eau solaire individuel

Également nommé CESI, il permet de produire de l’eau chaude sanitaire pour tout un logement grâce à l’énergie solaire. Les panneaux solaires thermiques sont reliés à votre ballon de stockage d’eau chaude. Un dispositif pour prendre le relais quand le niveau d’ensoleillement baisse est souvent couplé au chauffe-eau solaire individuel. Il peut vous approvisionner en eau chaude à hauteur de 200 à 400 litres selon les modèles.

Le Système Solaire Combiné

Il s’agit d’une solution de chauffage qui utilise l’énergie solaire thermique pour vous procurer de l’eau chaude sanitaire, mais également pour alimenter votre réseau hydraulique de chauffage. Cette installation permet ainsi de réaliser de substantielles économies d’énergies. En effet, s’il est conseillé de se munir d’un chauffage d’appoint en cas de baisse du niveau d’ensoleillement, il reste une solution complète fonctionnant aux énergies renouvelables une grande majorité de l’année. Il est recommandé d’avoir recours à 1 m² de panneaux solaires thermiques par tranche de 10 m² de surface habitable. Ainsi, par exemple, pour une maison individuelle de 120 m², il vous faudra faire installer 12 m² de panneaux solaires thermiques.

Les différents capteurs solaires à eau présents dans un panneau solaire thermique sont :

• Capteur à plan vitré : la présence d’une vitre noire permet d’optimiser la chaleur produite par le soleil et de disposer d’environ 350 kWh/m² par an.
• Capteur non vitré : moins performant que le capteur à plan vitré, il peut néanmoins être une bonne alternative pour réchauffer de l’eau destinée à une piscine familiale.
• Capteur à tube sous-vide : il s’agit de la technologie la plus performante qui offre un prélèvement de 500 kWh/m² par an.

Le panneau solaire hybride

Le panneau solaire hybride réunit la production thermique et photovoltaïque. Il est constitué de deux couches superposées. La partie supérieure, côté soleil, est constituée de cellules photovoltaïques qui produisent de l’électricité, et la partie inférieure, côté toiture, est parcourue par un fluide caloporteur, de l’eau ou de l’air, pour assurer vos besoins en chauffage.

Le panneau solaire hybride permet donc de bénéficier de deux productions qui peuvent se compléter. La présence des cellules photovoltaïques permet de créer un surplus de chaleur distribuée au fluide caloporteur, et quand celui-ci est liquide, il permet de refroidir le dispositif des cellules, assurant ainsi un meilleur rendement pour votre production électrique.