Beaucoup moins médiatisé que son homologue photovoltaïque, le solaire thermique est largement sous exploité et pourrait produire une grande partie de l’eau chaude que nous utilisons quotidiennement. Un éclairage de Claude ACKET, tiré de l’ouvrage collectif publié par l’association Sauvons le climat, Éléments pour une politique raisonnée de l’énergie.
*Claude Acket est ingénieur dans le domaine de l’énergie.
Lorsque l’énergie du soleil est utilisée pour créer de la chaleur, c’est principalement l’irradiation directe, ce que l’on appelle familièrement les rayons du soleil, qui sera captée, et non le rayonnement diffus.
On arrive à capter plus de 70 % de l’irradiation solaire.
En France, l’énergie produite se situe entre 300 (Nord de la France) et 600 (Sud de la France) kWh/m2 par an. Pour améliorer les performances et minimiser la surface de capteurs qu’il faut placer en toiture, on peut utiliser des capteurs mieux isolés. Le vide étant le meilleur des isolants thermiques, les constructeurs ont imaginé des tubes sous vide ou sous faible pression de gaz rare (Krypton par exemple). Plus chers, ils représentent une faible part du marché.
L’EAU CHAUDE SANITAIRE SOLAIRE (ECS)
En France, pour répondre aux besoins moyens de 50 litres d’eau chaude par an et par personne, il faut dépenser annuellement environ 47 TWh. En ajoutant les besoins du tertiaire et de l’industrie (douches d’ateliers…) ce sont environ 60 TWh dédiés à la seule production d’ECS, soit 3,3 % de l’ensemble des besoins français en énergie finale. Le solaire sous forme de chauffe-eau solaire peut en grande partie répondre à ces besoins.
Dans les zones sans risque de gel, une installation ECS peut être très simple et peu coûteuse. Elle se réduit au capteur thermique plan duquel l’eau chaude plus légère monte naturellement dans un réservoir placé au sommet de la maison, en général sur la terrasse. Dans les zones où la température risque de descendre pendant l’hiver sous zéro degré, il faut passer par un fluide intermédiaire (exemple : solution d’eau glycolée) pour alimenter le capteur et transférer la chaleur à l’eau sanitaire consommée, à travers un échangeur sous forme par exemple d’un serpentin en cuivre placé au sein du réservoir tampon.
LE CHAUFFAGE SOLAIRE
Le chauffage, premier poste de consommation d’énergie, fait appel en France à environ 700 TWh. Un complément limité peut venir du soleil, sur la base de l’utilisation de capteurs thermiques identiques à ceux utilisés pour la production d’eau chaude sanitaire, en notant que l’intermittence du soleil devient ici un problème majeur. En effet, si l’eau chaude sanitaire est utilisée toute l’année, le chauffage solaire ne l’est que les mois d’hiver lorsque la production solaire est réduite. Les investissements ne sont utilisables qu’une partie réduite du temps. Si cette intermittence du soleil peut être en partie compensée par la mise en place d’un réservoir-tampon, même en stockant un à deux mille litres d’eau chaude, il n’est pas possible de faire face aux longues périodes d’hiver avec peu, voire pas de soleil du tout. L’apport relatif du chauffage solaire, que l’on appelle la couverture solaire, ne peut devenir significatif pour une même surface de capteurs que pour des habitations à faibles déperditions thermiques, dans les régions à faible DJU (Degrés jour unité, 2 400 à Paris 1 465 à Nice), et enfin à fort ensoleillement.
Le coût d’une installation pour un chauffe-eau solaire individuel, équipé de 3 à 5 m2 de capteurs et d’un ballon de 200 à 300 litres varie entre 4 000 € et 8 000 €, pose incluse. En se basant sur une durée de vie de l’investissement de 30 ans et un taux d’amortissement de 4 %, l’annuité de ce placement est de 346 €.
IMPACT ENVIRONNEMENTAL, REJETS DE GAZ CARBONIQUE
Les panneaux solaires, venant en substitution même partielle à l’emploi de combustibles fossiles, permettent la réduction des rejets de gaz carbonique. Pour une installation ECS de 4 m2 de panneaux, les rejets de CO2 sont réduits de 0,44 tonne. Étendu à 15 millions de logements (voir ci-dessous) le gain annuel des rejets serait de 6,6 millions de tonnes.
De même pour un chauffage associé à 15 m2 de panneaux, les rejets de CO2 sont réduits de 1,36 tonne par installation.
SOLAIRE THERMIQUE, PERSPECTIVES
À ce jour en France, l’ensemble de l’apport solaire thermique est d’environ 1,6 TWh, basé sur l’installation d’environ 2,3 millions de m2 de panneaux solaires (accroissement d’environ 250 000 m2 par an). À l’avenir, en supposant que la moitié des logements puisse disposer de chauffe-eau solaires et que par ailleurs 1,5 million de logements (5 % du parc) soient équipés en panneaux solaires chauffage, un total de 25 TWh (2,1 Mtep) pourraient être produits par le soleil thermique. Ceci reposerait sur l’installation d’environ 50 millions de m2 de panneaux solaires, soit moins de 1 m2 par habitant, quota concevable puisque déjà pratiquement atteint en Autriche.