Utiliser l’énergie solaire pour la production d’eau chaude sanitaire est une solution écologique et économique pour réduire son impact environnemental, en utilisant une source d’énergie inépuisable. Une multitude de conceptions est possible et on oppose de plus en plus fréquemment les solutions thermiques et photovoltaïques. Quel système choisir ?
Le solaire thermique
Des capteurs, munis d’un absorbeur thermique, convertissent le rayonnement solaire en chaleur. Un fluide caloporteur permet le transfert à un échangeur thermique interne ou externe à un ballon, assurant ainsi la production d’eau chaude.
La production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire thermique est particulièrement avantageuse, car les besoins d’eau chaude restent généralement constants tout au long de l’année. Du printemps à l’automne, l’eau chaude est quasiment produite exclusivement par le biais de l’installation solaire. Le reste de l’année, le soleil couvre une légère partie des besoins, qui sont complétés par un appoint électrique ou fossile. Le dimensionnement en fonction de la latitude et du nombre d’usagers doit être correctement étudié. Les installations de capteurs solaires modernes ont atteint la maturité technologique et peuvent être produits en grand nombre, avec un impact environnemental faible.
Le solaire thermique est performant sur l’ensemble du territoire, car si l’ensoleillement est moindre dans le nord, la consommation y est plus importante, ce qui rend le solaire thermique aussi rentable. Il faut garder à l’esprit qu’il y a plus de capteurs thermiques en région Alsace qu’en région PACA. Partout où les besoins sont conséquents, le solaire thermique est un outil simple qui permet la préservation des ressources naturelles et la production de chaleur sans émission de CO2.
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Les capteurs, muni de cellules photoélectriques, convertissent le rayonnement solaire en électricité. Le courant produit en continu est transformé en courant alternatif utilisable dans l’installation.
Le solaire photovoltaïque a ainsi pour objectif de produire de l’électricité, qui peut être consommée ou revendue sur le réseau. C’est souvent dans un objectif d’optimisation en autoconsommation que l’on voit des concepts permettant de chauffer son eau chaude sanitaire avec le photovoltaïque. L’efficacité de cette solution est relativement faible en termes de rendement énergétique, en comparaison à un chauffe-eau solaire thermique. Si l’on souhaite autoconsommer au maximum sa production, utiliser son surplus pour chauffer son ballon d’eau chaude peut être utile.
En autoconsommation, la meilleure stratégie est de faire coïncider consommation et production. C’est parfois difficile et il est important de s’équiper d’une application ou d’un gestionnaire (également appelé Routeur) pour gérer la possibilité d’alimenter son chauffe-eau en fonction de la production solaire effective.
Un chauffe-eau ou un chauffe-eau spécifique (comme PV-O De Dietrich) est donc une solution complémentaire à une installation photovoltaïque. On peut également alimenter un chauffe-eau thermodynamique ou Split, qui va offrir une amélioration du rendement par la performance de la pompe à chaleur intégrée, et dont les besoins de puissance sont plus faibles qu’un chauffe eau traditionnel.
Produire de l’eau chaude avec du photovoltaïque n’est pas en soi une aberration. Cependant, elle est plus complexe et plus consommatrice de ressources, avec un impact gaz à effet de serre conséquent.
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→ Votre souhait est de produire de l’eau chaude sanitaire de manière économique et environnementale, en tenant compte de l’ensemble des éléments : investissement, consommation, durée de vie, recyclage.
Sans contestation, le chauffe-eau solaire thermique est fait pour vous, car il coche toutes les cases ci-dessus. Il est vraiment la solution simple et efficace pour produire une eau chaude sanitaire avec un coefficient environnemental et économique le plus efficient. Le coût d’une installation est conséquent, mais il peut être réduit par des subventions et aides de l’État, fortement augmentées en 2023, qui permettent d’investir de nouveau dans cette technologie. L’économie est de l’ordre de 70 % sur le poste consommation eau chaude.
→ Votre souhait est de réduire votre consommation électrique et l’impact sur votre facture.
La possibilité d’alimenter un chauffe-eau pour stocker le surplus est possible. Votre installation photovoltaïque doit être supérieure à 3 kWc. Toutefois, la fabrication, le recyclage et le coût supplémentaire d’investissement que représente une telle solution sont bien supérieurs à un système thermique simple, fiable et fabriqué sous nos latitudes. Il est également nécessaire d’adapter le mode de fonctionnement de votre installation et de la tarification souscrite.
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Les capteurs « hybrides » offrent l’avantage indéniable d’assurer les deux fonctions. L’usage de ce type de solution doit être bien réfléchi au moment de la conception, et bien dimensionné entre production électrique et besoin d’eau chaude sanitaire.
Le panneau mixte optimise la production photovoltaïque. Il produit aussi de la chaleur qui peut être valorisée en production d’eau chaude, sans toutefois atteindre les rendements d’un système solaire thermique. Si vous manquez d’espace, c’est une bonne solution qui peut offrir un bon compromis. Néanmoins, lorsque les surfaces disponibles le permettent, des systèmes séparés sont plus efficients. Le coût des systèmes hybrides est très conséquent et une aide de l’État, sur la partie thermique seule, peut être accordée, mais elle est relativement faible.
Produire son eau chaude sanitaire par du solaire thermique est la vraie solution économique et environnementale. C’est la raison pour laquelle les pouvoirs publics ont revalorisé les aides disponibles, en souhaitant un développement fort pour cette technologie décarbonée. On rétorque souvent que le solaire thermique n’est pas performant sous nos latitudes. C’est une erreur, les pays du Nord sont plus équipés que nous, l’Allemagne a installé 709 000 m² de capteurs en 2022, contre 30 500 m² en France métropolitaine, ce qui donne une idée du chemin à parcourir.
Ça fait plus de 20 ans qu on attendait des chauffes eau solaires thermiques à tarif raisonnables et fiables. Ils ne sont jamais arrivés car l’installation pratique sur site et l entretien et réparation éventuelles sont trop complexes. Alors que le photovoltaique a considérablement baissé sont coût au fur et à mesure de son expansion. Son installation électrique sur site est simple, et la fiabilité très bonne. Amha, la messe est dites. Même si le rendement énergétique est moindre avec le PV, il est sensiblement plus rentable, car présente beaucoup moins de risque de défaillance qu un ballon thermique avec… Lire plus »
bien d’accord avec vous. dans le cadre de la construction de ma maison passive, j’ai procédé à une étude qui m’ a conduit à préférer de manière indiscutable le système PV au système thermique. le système PV est beaucoup moins cher et beaucoup plus vite amorti. le système PV peut être utilisé pour d’autres applications (Maison, piscine, VE,..) que l’ECS et même sans application, je peux revendre mon électricité au réseau alors qu’avec l’eau chaude, il faut essentiellement gérer la surchauffe. je suis ingénieur thermicien et consultant en maisons passives. Avec la piscine, mon VE et la maison, mes Panneaux… Lire plus »
Il aurait été utile de noter qu’une inclinaison forte devrait être la règle (supérieure à 60 degrés, voire la verticale, et c’est très rarement appliqué), les besoins étant plus importants en hiver.
Un capteur thermique ou photovoltaïque incliné à moins de 30 degrés ne produit pratiquement rien en hiver et au printemps.
je ne suis pas tout à fait d’accord. En France l’optimum reste proche de 45°. un panneau incliné à 10° ou à 60° produit sur une cycle annuel sensiblement la même énergie. L’écart entre une inclinaison la moins et la plus rentable n’est que d’une quinzaine de pourcents, ce qui veut dire qu’en hiver, la production fluctue entre presque rien et presque trois fois rien 🙂 Petite anecdote: j’ai fait un DEA dont le sujet était une étude comparative entre les panneaux PV et thermiques. A mon grand dam, moi qui suis ingénieur thermicien, je devais admettre que les panneaux… Lire plus »
Dire qu’en hiver, la production fluctue entre presque rien et presque trois fois rien, n’est pas juste, et je vais le montrer. Avec une inclinaison de 45 degrés, et à fortiori plus basse, la surchauffe, principalement l’été, quasi systématique, et mal gérée est parfois la cause de problèmes. Oui, l’inclinaison de 45 degrés est l’optimum pour la production annuelle. Reste qu’en hiver et au printemps, l’eau du réseau étant plus froide et l’ensoleillement très réduit, réclame davantage d’énergie pour la montée en température. Aussi, pour avoir un solaire thermique efficace pendant ces saisons froides, il est pertinent d’optimiser son rendement… Lire plus »
Je trouve cet article très bien documenté et pertinent dans ses recommandations. Rien, en effet, ne remplace le chauffage solaire de l’eau, en direct, qui s’effectuera par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur non gélif. En adjoignant au ballon une résistance qui prend le relais les jours de grisaille, on peut couper la chaudière largement six mois dans l’année et c’est une excellente solution que j’ai expérimentée pendant des années. Il était temps que les politiques découvrent que cette énergie est facilement convertible en chaleur, sans passer par du semi-conducteur polluant. La solution de stockage de surplus solaire est intéressante, même si… Lire plus »
pas tout à fait d’accord avec vous: la solution de stockage ne me semble pas intéressante du tout. Une batterie est beaucoup trop chère (ou l’électricité n’est pas assez chère) et n’est pas amortissable sur une durée de 10ans correspondant à sa durée de vie attendue avant de devoir la remplacer. le rendement d’un panneau PV est de l’ordre de 21 pourcents soit entre 3 ou 4 fois moins qu’un panneau thermique, ce qui veut dire qu’il faut 3 à 4 fois plus de surface de panneaux PV que de panneaux Thermiques, mais ce qui compte en définitive, c’est le… Lire plus »
Hello, je ne fais pas référence à un stockage électrique mais à un stockage de surplus électrique (non consommé par la maison) dans un ballon d’eau chaude via une résistance dont la tension est modulée de 0 à 100% selon la puissance disponible. Je disais que le rendement total est mauvais (photons en courant, puis onduleur puis résistance/chaleur) mais cela permet d’accroitre l’auto-consommation et de couper la production ECS en été. A mon grand étonnement, la coupure de production d’ECS via le gaz (cuisson toujours active), en septembre-octobre, a induit une baisse sensible de la facture sur le gaz. Je… Lire plus »
Bonjour
Pour chauffer de l’eau avec des panneaux photovoltaïques il ne faut surtout passer par du 230V mais utiliser un dispositif de diversion directement en sortie de PV vers une résistance 12V, 24V ou 36V suivant l’organisation des panneaux. Ainsi le rendement est bon. Allez voir sur le site d’ Electrodacus qui offrent des produits très bien pensé. Cordialement
Non le rendement d’un onduleur est de 95% en plus un onduleur à en général un MPPT inclu qui impose le point de fonctionnement du panneau a sa puissance maximale possible compte tenu de l’eclairement donc c’est une très mauvaise idée de rester en continu!
Lorsqu’on installe quelques kWc de photovoltaique pour faire de l’auto-consommation, on se rend vite compte qu’il est difficile de tout consommer. Lorsqu’on cherche une solution pour mieux utiliser son surplus, on trouve assez rapidement qu’avec un ”routeur” et un cumulus basique (que la plupart des foyers ont, parce que c’est pas cher…), on peut récupérer son surplus photovoltaique pour l’envoyer au cumulus qui devient une batterie thermique (voir forum-photovoltaique.fr par exemple). Au bout d’1an on réalise qu’on a divisé par 3,4,5, … sa consommation électrique dédié à l’eau chaude. Voilà comment un des moyens de production d’eau chaude des plus… Lire plus »
Pour info : – Il est intéressant de coupler solaire hybride et pompe à chaleur comme le fait par exemple en France Li-Mithra car çà permet un meilleur coefficient de performances (6,6 à 10) et une couverture de 100% des besoins d’eau chaude et de chauffage annuels, en plus de la fourniture d’électricité. C’est plus cher au départ mais s’amortit proportionnellement plus rapidement en couvrant plus de besoins De plus la pompe à chaleur ne fonctionne en complément du solaire que partiellement l’hiver donc sa durée de vie est augmentée et son besoin d’entretien réduit On constate la même chose… Lire plus »
Je suis tout à fais d’accord avec Michelg34 le thermique n’est plus intéressant. J’ai un ami qui a une installation solaire thermique qui lui a couté 10 000 euros il y a 10 ans ( plateau du Vercors à 1000m d’altitude). Suite à de multiple fuites et la non disponibilité de pièces pour l’échangeur il vient de ressortir 10 000 euros pour la réparer. Par temps non ensoleillé directement sa production est strictement nulle. J’ai pour ma part une installation photovoltaïque en autoconsommation que j’ai posé moi même vu sa facilité de mise en œuvre. Prix de revient 3000 euros.… Lire plus »
Tout à fait
C’est le guide que j’avais posté et qui a été censuré !
Beaucoup plus économique qu’une batterie/chargeur et simple que le routeur (mais moins optimal) : votre chauffe-eau
Le coût d’un routeur dépasserait les économies réalisées avec mes petits panneaux solaires. Y a-t-il une autre solution ? https://tinyurl.com/28cxu4us
Merci beaucoup de vos retour, j’en profite pour ajouter une possibilité plus économique qu’une batterie/chargeur et plus simple que le routeur (mais moins optimal) : adapté aux panneaux plug and play
Le coût d’un routeur dépasserait les économies réalisées avec mes petits panneaux solaires. Y a-t-il une autre solution ? https://tinyurl.com/28cxu4us
On peut aussi chauffer l’ECS (ou pour le chauffage) avec une pompe à chaleur alimentée par du photovoltaïque ? Le solaire thermique a pour lui un très bon rendement (>75 %)(tubes sous vide ou capteurs plan), mais une PAC (COP > 3.5), même alimentée par des modules PV (rendement ~22 %) offre un rendement global supérieur à 75 % (3.5 x 22 %) aussi ? Voire un ballon hybride (PAC sur PV et solaire thermique, modules PV et thermiques séparés, pas comme les Dualsun)
Personnellement j’ai les deux, des tubes pour le thermique et un boiler thermodynamique depuis quelques mois
le thermique a été installé en 2002 j’ai eu pas mal de soucis et avec la faible pente de mon toit je trouve le rendement assez médiocre
Quand j’ai installé le boiler thermodynamique j’ai conservé le thermique et je passe de l’un à l’autre selon la saison