Energie solaire (26)

Le chauffe-eau solaire individuel pour votre eau chaude

Un chauffe-eau solaire individuel est un dispositif assurant la production d'eau chaude sanitaire grâce à l'énergie solaire. Il permet ainsi de réduire considérablement sa facture d'énergie traditionnelle (électricité, gaz, fuel, etc.).

« Pratique et Performant »

Le procédé est simple : des capteurs solaires généralement installés en toiture récupèrent la chaleur de l'énergie du soleil, grâce à un fluide caloporteur qui circule dans les capteurs, et qui la conduira à un ballon solaire d'eau sanitaire.

Un chauffe-eau solaire est ainsi composé de cinq éléments principaux :

  • Des capteurs posés à l'extérieur, recevant les rayons du soleil
  • Un ensemble de régulation et de circulation
  • Un mitigeur thermostatique, permettant de réguler le débit et la température de l'eau sortant du ballon
  • Le ballon de stockage (ballon solaire) d'eau sanitaire
  • Une énergie d'appoint, intégrée ou non au ballon de stockage, permettant d'assurer le complément de production d'eau chaude.

Modèles

Il existe plusieurs types de chauffe-eau solaires, dont le choix dépend des conditions climatiques, de l'esthétique et du budget :

  • Le chauffe-eau solaire à éléments séparés (le plus répandu) : des capteurs et un ballon, placé dans une pièce de la maison ou une construction attenante. La circulation du fluide caloporteur entre les deux composants peut être naturelle (thermosiphon) ou forcée par un circulateur (pompe électrique).
  • Le chauffe-eau solaire monobloc : les capteurs et le ballon sont couplés et placés à l'extérieur, de manière plus compacte. Cette installation est répandue dans les zones au climat chaud (Caraïbes, bassin méditerranéen, etc.). 

L'intégration d'un système de production d'eau chaude solaire dans l'environnement architectural est importante, et la pose des capteurs solaires peut être réalisée soit sur le toit, soit au sol, etc.

Il est tout à fait possible d'intégrer un chauffe-eau solaire individuel à un équipement déjà existant dans un logement.

Dimension des équipements

La production d'eau chaude solaire est possible partout en France. L'inclinaison et l'orientation des capteurs sont des éléments essentiels dans une installation solaire thermique.

La connaissance précise du nombre d'utilisateurs permet de dimensionner l'installation et d'assurer un fonctionnement optimal du système.

Un CESI permet d'assurer une production d'eau chaude sanitaire pouvant couvrir de 50 à 70% des besoins dans une famille.

Le tableau ci-dessous donne une approximation du dimensionnement d'un CESI. Votre installateur Qualisol affinera en fonction des conditions locales (orientation, inclinaison, météo, masque...).

© ADEME

Le système solaire combiné pour votre chauffage et votre eau chaude

Le Système Solaire Combiné (SSC) permet de couvrir jusqu'à 60 % des besoins en eau chaude sanitaire et 20 à 60 % des besoins en chauffage annuels d'une maison. Ce système est souvent prescrit dans le cadre d'un projet neuf, mais convient parfaitement en rénovation, une fois que les émetteurs de chaleur sont en mesure de fonctionner à basse température, après amélioration thermique du bâtiment.

 

" Technologie et Fiabilité "

Des capteurs solaires se chargent de récupérer la chaleur du soleil et de la restituer à un fluide caloporteur qui la transmet au réseau de chauffage.

2 systèmes existent à ce jour :

Le système à hydro-accumulation

  • Un grand volume d'eau, qui sert aussi bien à l'eau de chauffage qu'à l'eau sanitaire
  • L'eau est chauffée dans un ballon volumineux (plus de 500 litres), voire composé d'un ballon-tampon à l'intérieur pour distinguer eau de chauffage et eau sanitaire.
  • Ce système ne fonctionne avec une bonne efficacité, qu'avec des radiateurs basse température ou plancher chauffant basse température.

Le système par plancher solaire direct

  • En cas d'apports solaires provenant du capteur, le liquide caloporteur circule directement, sans échangeur, dans un plancher chauffant qui joue à la fois le rôle de stockage d'énergie à basse température et d'émetteur de chaleur douce, permettant au capteur de travailler avec un excellent rendement.
  • L'énergie d'appoint (de tout type) est sollicitée au minimum, tandis que l'eau chaude bénéficie au maximum des apports solaires ; l'hiver, l'appoint apporte le complément, et pendant 6 à 7 mois par an le système fonctionne en quasi autonomie solaire.
  • Un seul régulateur pilote l'intégralité de l'installation, pour une parfaite maîtrise de la consommation d'énergie d'appoint.
  • Le plancher solaire direct convient aussi bien en rénovation qu'en construction neuve.

Pour tous ces dispositifs, l'énergie d'appoint (bois, électricité, fuel, gaz) reste nécessaire, de manière intégrée ou indépendante.

Des méthodes pour maîtriser les surchauffes estivales des capteurs (inclinaison ≥ 60°, boucles de décharge, capteurs autovidangeables, refroidissement nocturne, etc.) doivent être mises en œuvre afin d'éviter toute dégradation du matériel. Il est également possible de chauffer l'eau de sa piscine grâce à la chaleur récoltée.

Animation installation Solaire Photovoltaïque

Solaire Thermique | Pompe à chaleur | Chaudière bois

Deux types d'installation

Il existe deux types de mise en œuvre d’une installation photovoltaïque selon qu’elle fonctionne de manière autonome ou qu’elle est raccordée à un réseau public de distribution d’électricité.

Installation photovoltaïque autonome : L’installation photovoltaïque autonome produit de l’électricité pour un bâtiment ou un autre consommateur qui n’est pas relié au réseau. La plupart de ces installations alimentent des sites éloignés de tout réseau public.

Figure 1 : Installation photovoltaïque autonome

Depuis fin 2009, suite à une spéculation abusive (qui aurait provoqué une forte hausse de la facture d’électricité des français), le gouvernement français a donné un coup de frein au développement du marché photovoltaïque en diminuant le coût de rachat d’une part, et d’autre part en suspendant temporairement (3mois) l’obligation d’achat d’électricité photovoltaïque pour les installations dont la puissance est supérieure à 3 kW.

QUOI DE PLUS RASSURANT QUE DE FAIRE CONFIANCE A UNE ENTREPRISE LOCALE AYANT UNE FORTE NOTORIETE ET QUI EXISTE DEPUIS 1946, POUR VOTRE PROJET D’INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE ?

L’énergie solaire photovoltaïque est un thème au centre de l’actualité depuis la présentation du plan d’action du Grenelle de l’Environnement (loi du 3 août 2009 de programmation relative à la mise en œuvre du Grenelle de l’Environnement). Dans le cadre de sa stratégie de développement durable, le gouvernement français s’est engagé à améliorer la performance énergétique des bâtiments neufs ou existants en favorisant les énergies renouvelables et en particulier l’énergie solaire photovoltaïque.

Grâce aux programmes nationaux offrant des incitations financières, telles que l’obligation pour EDF (Electricité de France) de racheter l’électricité des particuliers à un tarif attractif, le marché français de la filière du photovoltaïque a connu une forte progression estimée à 265 % entre 2003 et 2009.

L’énergie solaire photovoltaïque

Ne doit pas être confondue avec l’énergie solaire Thermique (qui produit de la chaleur à partir du rayonnement solaire infrarouge afin de chauffer de l’eau ou de l’air).

L’énergie photovoltaïque

Convertit directement l’énergie lumineuse en énergie électrique par le biais de modules photovoltaïques composés de cellules solaires (photopiles). Selon les besoins, l’électricité produite peut être utilisée pour l’alimentation d’un site isolé ou revendue en tout ou partie au réseau de distribution.

Comment cela fonctionne ?

Les panneaux photovoltaïques (ou modules) sont donc composés de cellules photovoltaïque, matériaux semi-conducteurs qui produisent un courant électrique sous l’effet de photons lumineux.

Les cellules photovoltaïques sont raccordées entre elles pour former des modules photovoltaïques pouvant convertir en électricité environ 15 % de l’énergie solaire reçue. Pour les meilleurs panneaux ,cela peut monter jusqu'à 17 %.

Un panneau de 1 m² fournit une puissance de 100 W et produit de 80 à 150 kWh/an.

Photovoltaïque

Son impact sur l’environnement est minime, avec un temps de retour énergétique faible : suivant la technologie utilisée, un capteur photovoltaïque met entre 2,6 à 4,6 ans pour produire l’énergie nécessaire à sa fabrication, ce qui est négligeable par rapport à sa durée de vie.

« La durée de vie d’un capteur photovoltaïque est estimée entre 25 et 35 ans selon les fabricants » . Souvent, les panneaux ont une durée de vie supérieure avec des rendements de l’ordre de 85 %

Le courant continu fourni par les modules photovoltaïques est transformé en courant alternatif par un onduleur et transféré sur  les réseaux du bâtiment et/ou du distributeur, ou alimente une batterie (à des fins de stockage d’énergie).

La quantité d’énergie produite par l’installation photovoltaïque dépend de sa surface, de l’orientation et de l’inclinaison des panneaux, et de l’intensité du rayonnement solaire.

Que faire de l'électricité produite ?

Deux choix s'offrent à vous :

  • Vendre la totalité de votre production d'électricité
  • Vendre le surplus d'électricité, après votre consommation personnelle.

Dans les deux cas, il s'agit de vendre l'électricité produite à des distributeurs d'électricité tels qu'EDF. A cette option, il faut bien sur que l'installation soit raccordée au réseau public d'électricité.

Quels tarifs pour l'électricité solaire ?

Une nouvelle grille tarifaire d'achat de l'électricité verte est applicable depuis le 1er janvier 2012. Voici un extrait des montants pour le résidentiel :

  • 38,80 c€/kWh pour les installations avec intégration au bâti  (jusqu'à 9kWc)
  • 11,08 c€/kWh pour les installations non intégrées
  • 22,49 c€/kWh pour les installations avec intégration simplifiée au bâti (jusqu'à 36 kWc)

Ces tarifs sont recalculés chaque trimestre, soit susceptibles d'être revus à partir du 1er avril 2012.

Ces tarifs vous permettent de rentabiliser votre investissement sur une période comprise entre 8 et 14 ans selon son prix d'achat et l'ensoleillement de votre région.

Quelles étapes administratives pour un tel partenariat ?

Depuis le 1er janvier 2010, les formalités administratives ont été simplifiées avec la suppression des obligations déclaratives et du certificat délivré jusqu'ici par les DREAL/DRIRE. Seule une attestation sur l'honneur est désormais exigée pour déterminer le régime tarifaire applicable.

Après avoir fait la demande de raccordement au réseau, il vous faudra signer le contrat d'obligation d'achat auprès du distributeur d'électricité choisi, qui s'engage à acheter votre électricité au tarif réglementé pendant 20 ans.

Les différentes technologies utilisées

Plusieurs technologies sont actuellement développées pour réaliser des cellules photovoltaïques dont les degrés de maturité, de performance et de durée de vie sont très différents.

Les principales technologies industrialisées en série à ce jour sont le silicium mono ou polycristallin et le silicium en couche mince.

Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques. Pour le rendre opérationnel, il doit subir au préalable une série de traitements :

  • Un procédé de raffinage permettant la réduction du silicium, procédé dit métallurgique pour le rendre pur à 99 %.

  • Suivi d’une seconde purification chimique pour lui donner toutes les qualités électroniques nécessaires.

Le silicium polycristallin : il est constitué de plusieurs monocristaux juxtaposés dans différentes orientations donnant à la cellule un aspect mosaïque. Le silicium polycristallin est la technologie la plus répandue sur le marché mondial en raison de son bon rendement (13 % pour des coûts de fabrication maîtrisés). Il offre actuellement un bon rapport qualité prix.

Le silicium monocristallin : Il est constitué d’un seul cristal offrant à la cellule un arrangement parfait des atomes. Il présente un rendement légèrement supérieur au silicium polycristallin (15 %).

Néanmoins, il reste assez onéreux en raison de son exigence de grande pureté et de l’importante quantité d’énergie nécessaire à sa fabrication.

Le Silicium amorphe en couche mince : Le silicium est déposé en couche mince (spray) sur une plaque de verre ou un autre support ; ce support peut être souple. L’organisation irrégulière de ses atomes lui confère, en partie, une mauvaise semi-conduction. Les cellules amorphes sont utilisées partout où une solution économique est recherchée ou lorsque très peu d’électricité est nécessaire, par exemple pour l’alimentation des montres, calculatrices, luminaires de secours. Elles se caractérisent par un fort coefficient d’absorption, ce qui autorise de très faibles épaisseurs, de l’ordre du micron ; a contrario, leur rendement de conversion est faible de (5 % à 10 %) et les cellules ont tendance à se dégrader plus rapidement sous la lumière.

L’avantage de cette technique est la possibilité d’empiler différents types de couches de divers matériaux pour former des structures multi-jonctions de type cellule tandem (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin). Ces dernières augmentent davantage la tension de la cellule et diminuent les effets de la stabilisation.

Autres Technologies : Il existe d’autres technologie qui commencent à être commercialisées et semblent être une alternative à la technologie cristalline : il s’agit de la technique de la couche mince pour d’autres matériaux que le silicium amorphe tels que le tellure de cadmium (CdTe) et les alliages à base de cuivre, d’indium et de sélénium (CIS ou CIGS). Cette technologie connaît actuellement une forte croissance, sa part de marché est passée de 2 % à 10 % en quelques années.

Installation photovoltaïque raccordée au réseau : Les panneaux solaires photovoltaïques peuvent être raccordés au réseau de distribution électrique. Ce raccordement ne peut se faire qu’après transformation, à l’aide d’un onduleur, du courant continu de tension variable fourni par les panneaux en courant alternatif adapté aux caractéristiques du réseau.

Les installations photovoltaïques raccordées au réseau et intégrées au bâti produisent de l’électricité sur le lieu de consommation.

L’électricité produite peut être vendue en totalité ou en partie à EDF. L’obligation d’achat est un dispositif introduit par l’article 10 de la loi du 10 février 2000 révisé par l’article 36 de la loi de programme du 13 juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique, qui oblige EDF et les entreprises locales de distribution à acheter, sous certaines conditions, l’électricité produite par certaines filières de production.

Pour bénéficier de cette revente d’électricité, il est nécessaire de souscrire à un contrat d’achat auprès d’EDF pour une durée de 20 ans, au cours de laquelle le tarif est annuellement indexé pour suivre l’évolution de l’inflation.

Selon les cas, différents tarifs d’achat sont applicables en raison de l’évolution de la réglementation.

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