L’énergie solaire thermique : une solution économique pour l’habitat
Sommaire
Introduction au solaire thermique
L’énergie solaire thermique est utilisée depuis des très longtemps dans l’habitat.
Le solaire passif
Qu’il s’agisse de l’implantation de la maison, sur un versant ensoleillé, de son orientation, de la conception des ouvertures (plutôt orientées au sud), de la mise en place de brise soleil, de la conception de l’isolation (contre le froid mais aussi la chaleur liée à l’ensoleillement), de la couleur des murs et toitures, les effets de l’énergie solaire sont depuis très longtemps pris en compte dans la conception des habitats.
Source : Architecture Climatique : une contribution au Développement Durable, Pierre Lavigne (en collaboration avec Paul Brejon et Pierre fernandez) publié chez Edisud
Ces utilisations sont dites passives : aucun équipement dédié n’est nécessaire pour faire fonctionner le système. On parle de solaire passif.
A noter que durant les Trente Glorieuses, ces notions ont été oubliées et sont encore largement négligées : le faible coût de l’énergie a permis de négliger les apports solaires pour privilégier une conception ‘hors sol’ du bâtiment.
Grâce aux règlementations thermiques, on revient depuis un peu plus d’une décennie à des considérations énergétiques dans la conception des bâtiments, mais souvent grâce à des solutions technologiques (VMC double flux et étanchéité des bâtiments, qualité des vitrages, des isolants, …). La combinaison de ces techniques avec la conception bioclimatique amène à la maison passive.
Le parc actuel comporte donc encore un fort pourcentage d’habitat où une autre forme d’utilisation de l’énergie solaire peut être très utile.
Le solaire actif
Ce sont les installations de récupération d’énergie solaire thermique qui nécessitent des équipements spécifiques.
Dans ces installations, le panneau solaire n’est pas un panneau photovoltaïque, c’est un panneau thermique : une feuille métallique (aujourd’hui souvent en aluminium) couverte d’un revêtement conçu pour absorber l’énergie. Au dos de cette feuille, un réseau de tuyaux de cuivre est soudé, qui récupère l’énergie par conduction. Un fluide dit ‘caloporteur’ (de l’eau mélangée principalement à de l’antigel) circule dans ces tuyaux, et transmet la chaleur au récepteur : un ballon solaire, un ballon tampon (pour le chauffage) ou directement un plancher ou un mur chauffant.
Le chauffe-eau solaire
C’est l’application la plus connue.
Elle commence enfin à se répandre en France, elle est déjà largement répandue en Allemagne, en Europe du Sud pour parler de nos voisins proches.
On rencontre de nombreuses techniques de chauffage d’eau et ce depuis longtemps.
On rencontrait au siècle dernier des bidons peints en noir sur des toits plats , des restanques ou murets jouxtant les maisons, en Corse : l’eau contenue dans ces bidons chauffait toute la journée au soleil. Solution astucieuse, simple, très économique. Aujourd’hui on dirait : rudimentaire, mal isolé et pas assez de pression…
Aujourd’hui, on rencontre, dérivés de cette techniques, les ‘autostockeurs’ : contenu dans un coffre isolé sauf sur la surface vitrée qui capte le soleil, ce chauffe-eau solaire fonctionne sous pression (du réseau d’eau sanitaire) et est un peu mieux isolé. Pas compatible avec le gel.
On arrive ensuite aux solutions actuelles : chauffe-eau solaire thermosiphon ou circulations forcée. L’évolution principale : ballon et panneaux sont séparés, ce qui permet de mieux isoler le ballon, de le positionner à l’intérieur de l’habitat, et d’avoir éventuellement plus de latitude pour installer le panneau.
Un appoint est toujours nécessaire pour qu’on dispose d’eau chaude en cas de mauvais temps pendant plus d’une journée.
Le chauffage solaire thermique
Il est utile en hiver principalement (sauf pour les piscines).
Il sera d’autant plus efficace que les émetteurs de chaleur dans l’habitation travaillent à basse température (planchers chauffants, murs chauffants). Il fonctionne aussi avec des radiateurs, mais surtout à la mi-saison.
Un appoint est toujours nécessaire, car la production est insuffisante les jours de mauvais temps. Dans certaines régions très ensoleillées, le besoin d’une énergie d’appoint est faible, et une simple résistance électrique remplira facilement ce rôle. dans les régions plus froides et moins ensoleillées, le solaire permettra d’économiser de l’énergie. Cette économie est plus faible en pourcentage que dans les régions au climat moins rude, mais au global, en kWh et en euros, elle peut être du même ordre.
Approches chiffrées
Si on fait le parallèle avec un COP de pompe à chaleur (énergie captée/énergie dépensée pour le captage), on pourrait dire que pour une chauffe-eau, quand il y a du soleil à la mi-saison, le COP est de l’ordre de 50 : le circulateur consomme 50 watts au maximum pour rentrer 2500 watts (environ 4 m² et 4 à 500 watts retenus: le un rendement maximal théorique est de l’ordre de 800 watts) dans le ballon.
L’ETAS
L’ETAS estt le nouveau critère qui pointe le bout de son nez dans les demandes de subventions en début 2024. En l’état actuel, pour le solaire thermique, ce chiffre ne veut pas dire grand chose, et plusieurs fabricants européens refusent de nous fournir ces valeurs, arguant qu’elles n’ont pas de sens telles que définies pour le solaire.
Revenons donc à l’énergie solaire, la seule énergie gratuite et (pour le moment) non taxée.
Elle est largement disponible en France métropolitaine et dans toutes les îles, sauf probablement quelques ilots près de l’antarctique.
Voici la carte des zones climatiques (source ADEME) : elle montre le gradient entre Nord et Sud : on passe de 800 kWh/m²/an dans le Nord à 1400 dans le Sud. Avec quelques mètres carrés, on peut chauffer son eau sanitaire, avec un peu plus, on peut faire de belles économies de chauffage.
Pour aller plus loin, ce que vous trouverez dans ce site
Dans cette section, nous allons passer en revue les différentes applications du solaire, et principalement dans l’habitat :
L’énergie solaire peut être utilisée de différentes manières, dès la conception de la maison, puis au niveau du chauffage et de l’eau sanitaire. Et dans cette rubrique, des retours d’expérience, pour bien montrer que ça vaut la peine d’aller plus loin !
Le chauffe-eau solaire : cette rubrique traite des chauffe-eau solaires, l’application la plus répandue. Le dimensionnement, les différentes solutions, les composants et les réseaux sont abordés.
Le chauffage solaire : Le chauffage solaire est moins répandu. Nous l’abordons selon la même approche, dimensionnement, solutions, composants, …
Le chauffage de piscine : ou comment éviter la pompe à chaleur. On n’évitera pas la pompe de piscine, mais pour ça, il y a une autre solution : la production photovoltaïque en injection réseau et l’auto-consommation photovoltaïque vous permettra de gommer en partie l’impact de ce petit plaisir.
Et pourquoi nous ne sommes pas des fans du chauffe-eau thermodynamique.
La Boîte à Outils : pour ceux qui veulent apprendre à faire, et si certaines rubriques sont incomplètes, n’hésitez pas à nous appeler !
Et pour continuer, plusieurs autres rubriques :