Chauffer l’eau avec des panneaux solaires photovoltaïques ou thermiques?

Normalement, c’est assez simple : les panneaux solaires photovoltaïques produisent de l’électricité qui alimente l’éclairage et les appareils électroménagers. Les panneaux solaires thermiques produisent directement de la chaleur qui chauffe l’eau (on appelle ça un chauffe-eau solaire, et il peut contribuer à chauffer toute une maison).

Ce partage logique des tâches est pourtant remis en cause. Patrick Déry, physicien, spécialiste en énergétique, agriculture et environnement et membre du Groupe de recherches écologiques de la Baie (GREB), Alain Hamel, concepteur de la maison Kénogami, mais aussi des spécialistes américains du Green Building Advisor le disent haut et fort : le photovoltaïque est devenu une technique plus fiable et plus rentable, dans nos climats, y compris pour produire de la chaleur ! Pour les addicts de l’énergie solaire, plutôt que d’avoir un chauffe-eau solaire thermique d’une part, et du PV pour l’électricité d’autre part, c’est bien plus malin de tout alimenter avec le PV, relié au réseau Hydro-Québec.

" Utiliser ses panneaux solaires photovoltaïques pour chauffer son eau chaude sanitaire, c'est une excellente façon de les optimiser et de les rentabiliser au maximum ! Pour cela, on a besoin d'un chauffe-eau avec une (ou des) résistances électriques intégrées qui seront alimentées avec l'énergie solaire. Pour faire simple, le boîtier intelligent fonctionne pour optimiser et maximiser l'auto-consommation : quand de l'électricité est produite par les panneaux, elle alimente d'abord les appareils électriques de la maison ; quand il reste de l'électricité, le boîtier l'envoie au chauffe-eau solaire ; et finalement, une fois le réservoir d'eau à bonne température, l'électricité en surplus est envoyée au réseau. Grâce à l'option mesurage net d'Hydro-Québec, toute cette énergie envoyée au réseau peut être créditée sur la facture d'électricité. Ainsi, TOUTE l'énergie produite par les panneaux contribue à faire diminuer sa facture d'électricité. " Benjamin Zizi, conseiller technique en efficacité énergétique à Écohabitation.

Les grands éléments qui militent en faveur de ce choix  

Contrairement au photovoltaïque, la plupart des systèmes de solaire thermique contiennent des pièces amovibles (pompes et valves solénoïdes) qui s’usent avec le temps. Patrick Déry, Physicien, spécialiste en énergétique, agriculture et environnement et membre du Groupe de recherches écologiques de la Baie (GREB), raconte : « J’en suis actuellement à mon troisième prototype de chauffe-eau solaire installé chez moi, ils sont performants mais  il y eu quelques problèmes techniques. Sur le papier c’est une solution efficace, mais en pratique c’est moins simple que ça. J’ai déjà eu plusieurs pompes cassées, un panneau brisé, des problèmes de contrôleurs, des problèmes de fuites du liquide caloporteur…»

Dans les climats rigoureux les systèmes solaires thermiques sont sujets au gel et donc susceptibles d’être endommagés.

L’été, lorsque la production d’eau chaude domestique par un système solaire thermique est trop élevée, l’énergie en surplus est perdue. Un système photovoltaïque connecté au réseau permet de revendre le surplus d’électricité à Hydro-Québec et d’être crédité.

Sur un système solaire thermique, moins la différence de température entre le fluide caloporteur et l’eau du ballon est grande et moins il y a de puissance transférée à l’eau. Ce qui veut dire que l’efficacité du système va varier en fonction de cette différence de température, ce qui n’est pas le cas pour un système photovoltaïque, où la puissance transférée à l’eau reste plus ou moins constante.

On peut adjoindre au PV un système de récupération de chaleur qui permet de préchauffer l’air de la maison et rentabilise encore plus le panneau PV.

​On voit que produire son eau chaude domestique à l’aide de panneaux photovoltaïques est une idée très intéressante, qui présente de nombreux avantages par rapport aux panneaux solaires thermiques. Concernant la rentabilité, là aussi c’est intéressant. Avec la chute du prix du module photovoltaïque, qui, selon un rapport intitulé «Near Zero, How Low Will Photovoltaic Prices Go? An Expert Discussion», passera sous la barre du dollar par watt d’ici 2020, l’investissement dans ce type d’installation peut être rentabilisé plus ou moins rapidement.

Selon un calcul proposé publié sur www.greenbuildingadvisor.com, investir 10 000 $ dans des panneaux photovoltaïques, à Boston, pour produire son eau chaude domestique à l’aide de résistances électriques serait 37% plus rentable que d’investir 10 000 $  dans une installation solaire thermique.

Les plus et les moins du solaire thermique

Un chauffe-eau solaire capte la chaleur du rayonnement solaire grâce à un fluide caloporteur pour ensuite la transmettre à l’eau domestique contenue dans un réservoir. Un chauffe-eau solaire peut atteindre un rendement de conversion de 80 % en été… et de 40% en hiver (pour un capteur plat). Il permet de couvrir en moyenne sur une année 40% des besoins en eau chaude d’un ménage québécois, selon une étude du Bureau de l’Efficacité et de l’Innovation Énergétique (BEIE) du Québec terminée en août 2011. 

Ce système est beaucoup moins intéressant l’hiver que l’été. En effet le rendement du système passe en dessous de 40% en moyenne l’hiver (du fait des plus fortes déperditions thermiques avec l’extérieur) et la couverture solaire passe sous le seuil des 20% à cause de la demande en eau chaude qui augmente et du rayonnement solaire qui diminue en hiver. On peut se dire: oui mais c’est de l’énergie gratuite…et verte!

Certes, mais quand on se penche sur la question qui fâche, l’argent, on voit que c’est beaucoup moins attirant. Toujours selon la même étude, un chauffe-eau solaire permet d’économiser en moyenne 100$ par an au Québec, pour un prix d’achat avec l’installation entre 8 000 et 10 000$. Faites le calcul, cela correspond à une période de retour sur investissement entre 80 et 100 ans…

À ce problème de rentabilité peut s’ajouter un problème rarement évoqué : la fiabilité. Plusieurs éléments d’un chauffe-eau sont susceptibles de tomber en panne. La pompe, notamment, est un élément fragile qui peut s’endommager et casser, notamment l’hiver. Les capteurs solaires sont susceptibles de se briser, principalement du fait de la surchauffe estivale.

Pour les plus intéressés, Écohabitation propose une formation de 30 heures sur les énergies renouvelables.

Sources :

http://www.efficaciteenergetique.mrnf.gouv.qc.ca/fileadmin/medias/pdf/solaire/Rapport_technique_Chauffe-eau_solaires.pdf

• http://www.greenbuildingadvisor.com/blogs/dept/musings/solar-thermal-dead
• http://www.nearzero.org/reports/pv-learning/pdf