Panneau solaire

Panneaux solaires en toiture

Panneaux solaires - Source Viessmann

Quand il s’agit de panneau solaire, il faut bien différencier le panneau solaire thermique, qui utilise le soleil pour créer de la chaleur, et le panneau photovoltaïque, qui utilise les rayons du soleil pour produire de l’électricité. Dans les deux cas, l’énergie utilisée est celle du soleil, donc une énergie renouvelable, gratuite et écologique, permettant ainsi de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. C’est pourquoi cette source d’énergie est recommandée, dans le cadre de la transition écologique, pour les maisons et bâtiments basse consommation, passives, voire positives.

Panneau solaire thermique

Un panneau solaire thermique, comme son nom l’indique, utilise le rayonnement du soleil pour produire de la chaleur. Les panneaux solaires sont ainsi installés sur les toitures, idéalement exposés plein Sud pour profiter pleinement de la chaleur naturelle du soleil. Ils sont pourvus de capteurs qui récupèrent la chaleur du soleil pour la transférer à un fluide caloporteur, bien souvent de l’eau glycolée. Ce dernier vient ensuite transmettre cette énergie via un échangeur thermique pour permettre, après, une distribution au sein d’un réseau de chauffage central, à la production d’eau chaude sanitaire, mais également au fonctionnement d’un système solaire combiné.

Le chauffe-eau solaire individuel

Le chauffe-eau solaire individuel, appelé également CESI, permet de produire de l’eau chaude sanitaire pour tout un foyer grâce à l’énergie du soleil. Il est composé de panneaux solaires thermiques et d’un réservoir permettant de stocker l’eau chaude. Il est souvent accompagné d’un dispositif qui prend le relais quand l'ensoleillement est insuffisant.

  • Les panneaux solaires sont constitués de capteurs et de tubes en cuivre rempli d’un fluide caloporteur qui se réchauffe sous l’effet des rayons du soleil.
  • Le fluide caloporteur ainsi réchauffé par le soleil est dirigé vers l’échangeur thermique du ballon de stockage pour transmettre la chaleur à votre eau chaude sanitaire.
  • S’il est parfaitement isolé, un chauffe-eau solaire individuel peut vous fournir entre 200 et 400 litres d’eau chaude.

 

Le chauffage solaire

Le chauffage solaire est également appelé Système Solaire Combiné (SSC). Le principe de transfert de l’énergie solaire au fluide caloporteur contenu dans les tubes de cuivre placés sous les panneaux solaires est le même que pour un chauffe-eau solaire individuel. La différence tient dans le fait que ce SSC vous fournit de l’eau chaude sanitaire mais permet également d’alimenter un réseau hydraulique de chauffage, comme des radiateurs à eau chaude ou un plancher chauffant par exemple.

  • Il est conseillé de faire installer 1 m² de panneaux solaires thermique par surface habitable de 10 m², soit, par exemple, 15 m² de panneaux solaires thermiques pour un logement de 150 m².
  • Pour de bonnes performances, un chauffage solaire doit être installé dans un logement parfaitement isolé.
  • Le ballon de stockage est plus imposant qu’un chauffe-eau solaire individuel et permet de recevoir entre 500 et 1000 litres.
  • Il est toutefois nécessaire de prévoir un chauffage d’appoint pour les périodes de faible ensoleillement.

 

Les différents capteurs à eau

Les capteurs qui composent un panneau solaire thermique permettent de capter la chaleur du rayonnement solaire. Ces panneaux sont, le plus souvent, recouverts d’une vitre noire. Cette couleur permet d’accentuer l’absorption de la chaleur, et la vitre permet de la retenir par un effet de serre. Ils sont également dotés d’une enveloppe isolante afin de n’avoir aucune déperdition énergétique. Voici les différents types de capteurs à eau :

Les capteurs solaires à plans vitrés

Ils constituent les capteurs à eau les plus répandus des panneaux solaires thermiques. Comme expliqué précédemment la vitre noire qui recouvre les tubes remplis de fluide caloporteur renforce l’effet de serre et optimise la captation des rayons du soleil. Le plan vitré présente un aspect uni et plus mat qu’un vitrage classique. Ce type de capteurs solaires vous permet de bénéficier d’environ 350 kWh/m² par an.

Les capteurs non-vitrés

Les capteurs à eau non vitrés ne possèdent donc pas de vitre qui offre cet effet de serre, ils sont donc moins performants que les plans vitrés. Ils sont toutefois composés de tubes en plastique de couleur noire pour permettre au fluide caloporteur de capter pleinement la chaleur. Ce type de capteurs non-vitrés est généralement utilisé comme accessoire pour produire de l’eau chaude pour une piscine.

Les capteurs à tubes sous-vides

Un panneau solaire équipé de capteurs à tubes sous-vides offre le meilleur rendement, avec une captation d’environ 500 kWh/m² par an. Ils sont composés de tubes en cuivre hermétiques, complètement vidés de tout air, et constitués d’ailettes qui peuvent être inclinées et orientées en fonction des besoins. Ces capteurs tubulaires proposent la technologie la plus pointue de tous les capteurs solaires à eau.

 

Panneau solaire photovoltaïque

Un panneau solaire photovoltaïque est composé de cellules photovoltaïques constituées de silicium. Cet élément chimique réagit et se voit stimuler par les photons contenus dans le rayonnement du soleil. Cette stimulation du silicium par les photons crée des électrons en mouvement, et donc, un courant électrique continu. Ce dernier est alors converti en courant alternatif grâce à un onduleur. C’est ainsi que le soleil vous permet de créer de l’électricité.

  • Les panneaux solaires photovoltaïques sont installés, en règle générale, sur les toitures et orientés idéalement plein Sud, avec une inclinaison de 30°. Ils peuvent être posés sur un toit plat à condition de respecter l’inclinaison nécessaire selon votre situation géographique.
  • La puissance maximale produite par des panneaux solaires photovoltaïques est exprimée en kWc, le kiloWatt crête.
  • Le niveau d’ensoleillement de votre zone géographique influe sur la capacité de production d’électricité. Pour exemple :
    • Dans le Nord de la France, pour 1 kWc de panneaux solaires, la production d’électricité est d’environ 900 kWh par an.
    • Au centre de la côte Atlantique, dans une ville comme Bordeaux par exemple, pour 1 kWc de panneaux solaires, la production d’électricité est d’environ 1000 kWh par an.
    • Dans le Sud de la France, sur les côtes méditerranéennes, pour 1 kWc de panneaux solaires, la production d’électricité est d’environ 1300 kWh par an.
  • Votre production d’électricité grâce aux panneaux solaires photovoltaïques vous permet plusieurs utilisations :
    • la revente totale de votre production sur le réseau électrique local ;
    • la revente partielle qui consiste à vendre le surplus de votre consommation ;
    • l’autoconsommation totale qui consiste à consommer intégralement l’électricité que vos panneaux solaires produisent.

 

Panneau solaire hybride

Un panneau solaire hybride permet de cumuler les avantages du solaire thermique et du solaire photovoltaïque. Le terme de capteur solaire mixte est également utilisé pour définir ce type de solution qui permet à la fois de produire de la chaleur, mais aussi de l’électricité. Ces panneaux spécifiques sont composés d’une double couche. La première, qui fait face au soleil est dotée de cellules photovoltaïques et fonctionne comme un panneau solaire photovoltaïque, alors que la deuxième couche, côté toiture, utilise le principe du solaire thermique pour récupérer la chaleur du soleil et de l’équipement pour chauffer un fluide caloporteur qui transfère l’énergie via un échangeur thermique pour produire de l’eau chaude sanitaire ou alimenter un réseau hydraulique de chauffage.

  • Le panneau solaire hybride eau

Un panneau solaire hybride eau superpose une panneau solaire photovoltaïque et un panneau solaire thermique. Le fluide caloporteur de ce dispositif est de l’eau. Celle-ci est alors chauffée, non seulement par les rayonnements du soleil, mais également par la chaleur produite par les cellules photovoltaïques. La présence de cet échangeur à eau permet un refroidissement du dispositif, synonyme de rendement optimal, supérieur à une installation plus classique.

  • Le panneau solaire hybride air

Un panneau solaire hybride air présente le même principe de fonctionnement qu’un panneau solaire hybride eau. La différence tient dans la nature du fluide caloporteur qui est, ici, de l’air. L’air chaud est ainsi ventilé et diffusé dans le logement ou dans la prise d’air d’un ballon thermodynamique.

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Auteur: Roger CADIERGUES

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