Système solaire

Chauffe-Eau Solaire Individuel pressurisé - Source Vaillant

Un système solaire est un procédé d'énergie renouvelable utilisant l'énergie solaire pour chauffer ou produire de l'électricité. Ceci grâce à une installation solaire équipée de panneaux solaires thermiques (produisant de l'eau chaude) ou de capteurs solaires photovoltaïques(produisant de l'électricité).

La production d’électricité

A l’instar des éoliennes, les panneaux solaires photovoltaïques représentent la technologie qui permet de fabriquer de l’électricité dite “verte”. Cette production peut être industrielle via les parcs de panneaux solaires ou individuelle au travers de panneaux installés sur les toits des maisons ou dans les jardins.

1/ Les notions à connaître

Tout d’abord, lorsqu’il est question d’énergie électrique, il faut savoir que l’on s’exprime en Watt (W), en kiloWatt heure (kWh) et, pour le calcul en lien avec les panneaux solaires photovoltaïques, en kiloWatt crête (kWc).

Concernant le Watt, il exprime la puissance des appareils électriques que ce soit un ordinateur, un panneau solaire ou un aspirateur. Le kiloWatt heure, quant à lui, correspond à la consommation électrique nécessaire au fonctionnement d’un appareil sur une période d’une heure. Enfin, le kiloWatt crête indique la puissance, plus précisément la capacité de production, d’un panneau solaire selon des conditions optimales (30 % de pente de toit, 25 degrés extérieur, orientation plein sud sans ombrage et 1 000 watts/m² d’ensoleillement).

Lorsqu’ils sont en place, ces capteurs photovoltaïques produisent, sous l’effet du rayonnement solaire, du courant électrique via les cellules qu’ils contiennent. Cette production de courant continu est ensuite transformée via un onduleur qui a pour objectif de proposer le courant alternatif dont le logement a besoin.

2/ Le calcul de rendement

Afin de calculer le rendement de panneaux solaires photovoltaïques, il faut prendre en considération un certain nombre de critères qui peuvent directement impacter les résultats.

• La situation géographique est un premier facteur à prendre en compte. En effet, si ce type d’équipement peut être installé en tout lieu, les régions plus ensoleillées permettront une meilleure production.
• Par ailleurs, le climat jouera aussi un rôle puisqu’une température ambiante de 25 degrés sera celle à laquelle le rendement sera le meilleur. Cependant, au-delà de ces 25 degrés, le panneau perd 0,5 % d’efficacité par degré en sus.
• La pente de toit est également importante. En général, ce sont les toitures affichant une pente entre 30 et 35 degrés qui pourront le mieux accueillir les panneaux. C’est effectivement cette inclinaison qui peut permettre des rendements un peu plus optimisés.
• Idéalement, les panneaux seront tournés vers le sud afin de capter un maximum du rayonnement solaire. Toutefois, le sud-est et le sud-ouest sont également des orientations intéressantes. Bien entendu, les zones d’ombrage seront à éviter au maximum.
• Les cellules photovoltaïques utilisées influencent aussi directement le rendement :
  • cellules à base de silicium amorphe : rendement de 5 à 7 % ;
  • cellules à base de silicium polycristallin : rendement de 14 à 18 % ;
  • cellules à base de silicium monocristallin : rendement de 18 à 24 %.
• Enfin, des panneaux parfaitement propres seront toujours plus efficaces que s’ils sont encrassés.

3/ Avantages et inconvénients des panneaux solaires photovoltaïques

Les avantages majeurs sont les suivants :

• énergie issue d’une ressource inépuisable
• bilan écologique plus intéressant que celui du nucléaire
• permet l’autonomie du logement
• bonne durée de vie des panneaux (25 ans)
• possibilité de revente totale ou partielle, ou d’autoconsommation
• peu d’entretien à prévoir

Les inconvénients dont il faut aussi tenir compte sont :

• coûteux lors de la mise en place
• nécessité d’un ensoleillement suffisant
• ne couvre pas toujours l’ensemble des besoins
• baisse de rentabilité au fil des années

La production d’eau chaude

Les panneaux solaires thermiques sont utilisés dans le cadre de la production d’eau chaude. Cette eau chaude sera ensuite consommée pour le chauffage du logement et/ou sa consommation d’eau chaude sanitaire.

Les notions à connaître

Dans le cas des capteurs thermiques, la chaleur du rayonnement solaire permet de générer du chauffage ou de produire de l’eau chaude sanitaire. Le convecteur utilisé est un fluide dit “caloporteur” qui peut être de l’eau ou de l’air.

Dans la pratique, les capteurs thermiques se composent de plaques de verre entre lesquelles s’intercalent des tubes. Le fluide circule dans ces tubes qui jouent le rôle d’absorbeurs. Une couche d’isolant vient compléter l’installation.

Voici, un peu plus en détail, la fonctionnalité de chaque élément :

• La plaque de verre : provoque un effet de serre et permet alors de faire monter la température au niveau du coffrage
• Les tubes : bénéficient de la chauffe du rayonnement solaire (température pouvant aller de 30 à 70 degrés) et véhiculent cette chaleur vers un chauffage central ou un chauffe-eau
• La couche d’isolant : protège le coffrage des déperditions de chaleur

Bien entendu, s’il est possible de positionner les capteurs sur la toiture, sur la façade ou même au sol, il faudra savoir que plus ils seront éloignés du réseau de chauffage ou du chauffe-eau et plus le risque de déperditions de chaleur sera grand.

A l’instar des panneaux solaires photovoltaïques, un certain nombre de prérequis sont nécessaires afin de favoriser le meilleur rendement possible de ce type de capteurs. Ainsi, l’orientation sera la même et il faudra éviter les ombrages gênants. Pour ce qui est de la pente, l’angle attendu pour un fonctionnement optimal sera de 45 à 60 degrés. Cette inclinaison est pensée de manière à permettre une production sur les périodes où la demande en eau chaude est la plus grande, soit lors de la saison d’hiver.

Parmi les équipements possibles, il existe le SSC, soit l'abréviation de Système Solaire Combiné. C'est un concept utilisant l'énergie solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire en priorité et pour apporter le complément disponible pour le chauffage des locaux. On le compare souvent au CESI, abréviation de Chauffe-Eau Solaire Individuel, qui consiste en un chauffe-eau solaire pour l'eau chaude sanitaire.

Avantages et inconvénients des panneaux solaires thermiques

Les avantages majeurs sont les suivants :

• fonctionne avec une énergie renouvelable et propre
• permet de réaliser des économies
• peut couvrir des besoins à la fois en eau chaude sanitaire et en chauffage
• s’équiper aide à réduire les émissions de gaz à effet de serre
• engendre peu de frais d’entretien et de fonctionnement

Les inconvénients dont il faut aussi tenir compte sont :

• système dépendant de l’ensoleillement, un système d’appoint est nécessaire pour chauffer lorsque le soleil ne fait plus son oeuvre
• les capteurs contiennent des polluants (chrome, cuivre)
• la chaleur doit être stockées (dalles chauffantes, ballons)
• coûteux lors de la mise en place