Comment fonctionnent les panneaux solaires thermiques ?
Quels sont les différents types d’utilisation ?
Comme évoqué précédemment, les panneaux solaires thermiques sont utilisés essentiellement pour la production d’eau chaude sanitaire et l’alimentation en eau du chauffage central.
S’il s’agit de panneaux solaires hybrides (photovoltaïques et thermiques), ils peuvent également produire à la fois de l’eau chaude sanitaire et de l’électricité ou de la climatisation solaire. La production simultanée de deux formes d’énergie différente s’appelle la cogénération.
En résumé, l’installation de panneaux thermique permet d’obtenir :
- de l'eau chaude solaire ;
- du chauffage solaire ;
- de l’électricité avec un système mixte solaire thermique et photovoltaïque ou de la cogénération ;
- une climatisation solaire, généralement réservée aux bâtiments tertiaires.
Quelle surface minimale faut-il pour assurer une production suffisante ?
La surface du panneau solaire thermique doit être définie en fonction :
- du type d’utilisation souhaité (eau chaude, chauffage ou les deux) ;
- de vos besoins (à ajuster en fonction de la taille de votre foyer) ;
- de l’ensoleillement de votre lieu d'installation.
La surface en fonction des besoins
Ainsi, un foyer de quatre personnes nécessite un ballon d’eau chaude de 200 à 300 litres pour lequel le panneau thermique aura une surface de 2m² à 5 m² en fonction de l’ensoleillement.
Une surface de panneaux solaires thermiques de 10 à 30 m² permet de couvrir jusqu’à 60 % des besoins en chauffage central selon la taille de votre habitation.
Pour un système combiné eau chaude/chauffage, comptez éen supplément une surface de panneaux de 10 à 20 m².
La surface en fonction de l’ensoleillement
La surface du panneau solaire ne sera pas identique dans une zone très ensoleillée et dans une zone peu ensoleillée.
Si vous prévoyez l’installation de panneaux thermiques pour votre résidence principale, sachez que l’estimation de la taille des panneaux se fait en fonction de l'ensoleillement constaté en hiver.
Afin d'optimiser le rendement, l’orientation et l’inclinaison seront aussi à adapter en fonction de l’ensoleillement.
Selon votre lieu de résidence, l’autoconsommation en chauffage peut être possible grâce au chauffe-eau solaire. Cependant, installer un système d’appoint est fortement recommandé. En effet, les besoins en chauffage sont plus importants en hiver alors que l’ensoleillement est moindre. Le système d’appoint prend alors le relais sur votre système solaire dont le rendement diminue à cette période de l’année.
L’orientation et l’inclinaison
Les panneaux solaires thermiques doivent, autant que faire se peut, être dirigés plein sud pour capter un maximum de rayons solaires tout au long de la journée. Une orientation sud-est ou sud-ouest peut toutefois s’avérer suffisante.
Concernant l’inclinaison, un angle de 30 à 35° permettrait aux capteurs d’être perpendiculaires aux rayons solaires. Cependant, le soleil n’est pas à la même hauteur en toutes saisons :
- L’hiver, lorsqu’il est au plus bas, les panneaux devraient respecter un angle de 60°.
- L’été, les rayons seront perpendiculaires aux panneaux lorsque ces derniers ont une inclinaison de 10 à 20°.
Il est donc recommandé de respecter un angle allant de 15 à 45° avec le sol afin d'obtenir un rendement suffisant été comme hiver. Cette inclinaison correspond d’ailleurs à celle de la plupart des toitures en France, là où les panneaux sont installés.
Comment estimer le rendement des panneaux photovoltaïques thermiques ?
Le rendement des panneaux photovoltaïques thermiques s’exprime en pourcentage. Il se calcule à l’aide d’une formule :
rendement = puissance électrique produite par le panneau solaire / puissance solaire reçue par le panneau.
Autrement dit : rendement = énergie sortante/énergie entrante.
Le rendement annuel moyen des panneaux solaires thermiques est estimé de 30 à 40 %. Il représente 300 à 600 kilowattheure par mètre carré de capteurs thermiques.
Le rendement varie cependant en fonction des installations :
- Des capteurs solaires à plans vitrés affichent un rendement de 80 % qui diminue lorsque la température extérieure baisse et/ou lorsque l’eau est chauffée à haute température ;
- Des capteurs non vitrés ont un rendement pouvant atteindre 90 %, mais la baisse est conséquente en hiver ;
- Des capteurs à tubes sous vide ont un rendement de 55 % environ.
Le rendement varie aussi en fonction de :
- l’ensoleillement ;
- la chauffe (plus le capteur chauffe, moins le rendement est important) ;
- l’orientation ;
- la présence d’éléments bloquant le passage de la lumière (bâtiment voisin, arbres, etc.) ;
- sources de déperdition diminuant la productivité (dissipation de la chaleur lorsque la température est basse ou que l’eau est à haute température).
Quel est le coût total moyen d’une installation de panneaux thermiques ?
Le prix du chauffe-eau solaire varie en fonction de la surface du panneau solaire thermique et du type de capteur. Il est donc totalement dépendant de l’ensoleillement de votre région, de vos besoins et du type de ballon de stockage.
C’est pourquoi le coût moyen d’une installation de panneaux thermiques peut aller du simple au double. L‘Agence de la transition écologique, l’ADEME, a mené une étude dont les résultats indiquent que le prix total hors taxe de l’installation d’un chauffe-eau solaire (fourniture et pose) est compris entre 3 800 et 5 500 € HT. Pour une famille de quatre personnes nécessitant d’un ballon d’une capacité de 200 à 300 litres et environ 5 m² de capteurs, le prix moyen est de 4 300 €.
Pour alléger la facture, vous pouvez bénéficier d’aides financières comme MaPrimeRénov’ remplaçant le crédit d’impôt. Vous pouvez vérifier votre éligibilité sur le site officiel maprimerenov.gouv.fr.
Quelles sont les principales étapes à suivre lors de l’installation de panneaux photovoltaïques thermiques ?
Suivez ces trois étapes principales pour l’installation de vos panneaux thermiques.
