Les panneaux solaires

Deux types de panneaux solaires sont commercialisés pour le grand public :

• les panneaux solaires thermiques, appelés capteurs solaires thermiques, qui produisent de l'eau chaude en récupérant la chaleur du soleil à l'aide de materiaux à forte inertie qui trasmettent la chaleur à un liquide caloporteur ;
• les panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques, qui convertissent la lumière en électricité, par le biais de petites cellules qui transforment la lumière du soleil en courant continu. Le solaire photovoltaïque est communément appelé PV.

Les panneaux solaires ont l'avantage de n'émettre aucun polluant lors de leur utilisation (ce qui n'est pas le cas lors de leur fabrication), de n'engendrer aucun bruit puisqu'aucune piéce mécanique n'est en mouvement.
Si ces nouvelles technologies sont louables d'un point de vue environnemental, nous regrettons que les sociétés qui en font la promotion sur les salons dédiés, soient si agressives dans la recherche de clients, décrédibilisant du coup en partie cette filière.

Il sera nécessaire d'utiliser plus de capteurs solaires au nord de la France qu'au sud, mais toutes les régions peuvent profiter de cette mane gratuite qu'est le soleil.

Les panneaux solaires thermiques

Les panneaux solaires thermiques absorbent l'énergie transmise par la chaleur du soleil à l'aide de capteurs.
Ces capteurs solaires sont constitués d'un matériau à forte inertie de couleur noire qui absorbent la chaleur du soleil puis la transmettent à un fluide caloporteur (eau additionnée de glycol), qui circule à travers un tube en cuivre situé au centre du panneau ; l'ensemble étant protégé par une vitre qui contribue à accentuer le réchauffement et à protèger les autres éléments. Deux utilisations principales des panneaux solaires thermiques :

• Le chauffe-eau solaire individuel (CESI), avec 37000 installations en 2006, c'est l'utilisaion la plus répandue du panneau solaire thermique.
• Le système solaire combiné (SSC), permet en plus de chauffer l'eau sanitaire, de couvrir une partie des besoins de chauffage d'une maison.

Evolution du solaire thermique en France
(*) chiffres provisoires / SSC système solaire combiné, CESI chauffe-eau solaire individuel>
Source : Enerplan/ADEME, 2006

Solaire thermique	2002	2003	2004	2005*	Evolution 2004/2005*	Evolution 2002/2005
Quantité de CESI installés/an	3 700	5 400	8 150	14 000	+72%	+278%
Quantité de SSC installés/an	420	400	600	1 800	+200%	+328%
ECS collective (m²/an)	4 000	8 000	8 850	15 000	+69%	+275%
Marché total (m²/an)	27 320	38 840	50 340	106 400	+92%	+290%

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Les capteurs solaires peuvent être placés sur le toit ou intégrés à la toiture, ou sur un chassis au sol ou fixés sur un mur de la maison. Le plus important est que leur orientation soit au sud et sans ombrage, inclinés à environ 45°.

Le principe de base est simple, le liquide caloporteur (eau + antigel) chauffé par les capteurs solaires transite via les tuyaux du circuit primaire, étanche et colorifugé, jusqu'au serpentin à l'intérieur du ballon d'eau chaude, puis l'eau au contact de cet échangeur thermique se réchauffe.

Le liquide caloporteur circule en circuit fermé, soit naturellement, soit à l'aide d'un circulateur électrique.

• le liquide caloporteur s'élève naturellement tant qu'il est plus chaud que l'eau du ballon grâce à sa différence de densité, c'est le principe du système à thermosiphon. Dans ce cas le ballon doit se situer au dessus du capteur.
• sinon, en France dans la majorité des cas, le liquide caloporteur est propulsé dans le circuit à l'aide d'une pompe électrique : le circulateur. Un régulateur analyse à l'aide de sondes les températures, si la sonde du ballon est plus chaude que celle du capteur, la régulation coupe le circulateur, sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l'eau sanitaire du ballon.

Pour pallier l'insuffisance solaire (temps couvert), il est nécessaire d'avoir recours à un système d'appoint. Soit une résistance électrique, soit un échangeur thermique raccordé à une chaudière, l'un ou l'autre étant placé dans le ballon. Ou bien encore un second ballon. Deux types diffférents de chauffe-eau solaire :

• monobloc : le capteur et le ballon sont groupés sur un même châssis rigide et placés à l'extérieur, il convient pour les régions où les températures ne descendent pas trop bas.
• à éléments séparés : le ballon est dissocié du capteur dans une pièce de la maison ou une construction attenante avec appoint intégré ou non au ballon, c'est la technique d'installation utilisée en France.

Bien sûr, plus le nombre de personnes est grand, plus la taille du ballon aussi et plus il faut de surface de capteurs, celle-ci étant également liée à la situation géographique du bâtiment. Attention à ne pas prendre un trop grand ballon qui engendrerait une consommation d'appoint trop importante inutilement.

Il faut envisager une surface de capteurs de 3 à 5 m² pour une famille de 3 à 4 personnes avec un ballon de 200 à 300 litres pour un coût allant de 3500 € à 7000 €.

Comme pour toutes acquisitions d'équipements utilisant une énergie renouvelable, un crédit d'impôt de 50% est accordé par l'état sur le coût du materiel (hors main d'oeuvre), avec une TVA réduite à 5,5%, pour une résidence principale de plus de 2 ans. Il est octroyé pour une dépense allant jusqu'à 8000 € pour une personne seule ou 16000 € pour un couple plus 400 € par personnes à charge.

Le système solaire combiné (SSC)

L'eau chaude sanitaire et le chauffage, des besoins différents : l'eau chaude sanitaire doit être disponible tout au long de l'année à une température de 45°C à 60°C, tandis que le chauffage ne nécessite qu'une température d'eau de 30°C à 50°C et seulement l'hiver.

Pour répondre à ces diverses nécessités, l'énergie thermique générée est stockée de deux manières :

• soit dans un ballon-tampon d'un volume assez important, entre 500 et 2000l. Comme pour le chauffe-eau solaire l'eau est réchauffée par un échangeur thermique (serpentin); mais en plus d'etre récupérée pour l'eau sanitaire elle est aussi utilisée pour le chauffage des bâtiments à l'aide d'émetteur basse température.
• soit directement dans la masse d'un plancher en béton dans lequel va circuler le liquide caloporteur à travers un long tuyau étalé en boucle, c'est la technique du plancher solaire direct (PSD).

Un chauffage complémentaire est nécessaire pour pallier les déficiences de soleil, il peut être indépendant (poele, chaudière ...) ou bien couplé au système solaire. Pour l'eau chaude sanitaire, l'appoint sera le plus souvent assuré par une résistance électrique.

Un régulateur à l'aide de sondes de température gère les différents circuits en privilégiant le système solaire. Les fabriquants ont également prévu le cas de la surchauffe estivale à l'aide de différents procédés (capteurs autovidangeables, refroidissement nocturne, etc...).

Les capteurs certifiés CSTBat ou Solar Keymark présentent des qualités de fiabilité et de longévité qui leur permet d'atteindre une durée de vie d'au moins 20 ans, ce qui permet sur cette période d'éviter, pour une maison, le rejet de 25 tonnes de gaz à effet de serre.

Actuellement en France le nombre de systèmes combinés est de l'ordre de 7000, une part significative sont des PSD.

La charte Qualisol

Les installateurs d'équipements solaires thermiques domestiques (CESI, SSC) peuvent souscrire à la charte Qualisol. Cette charte a été élaborée dans le cadre de l'association Qualit'EnR, elle comporte dix engagements de bonne pratique et de qualité du service rendu aux clients. En s'adressant à ces professionnels, vous avez la garantie de bénéficier d'un équipement solaire fiable et performant.