Utiliser l’énergie Solaire chez soi

Le solaire est une énergie d’avenir, avec une ressource importante et facile à capter. La Terre reçoit chaque année 8000 fois plus d’énergie solaire que la consommation totale d’énergie dans le monde.

On connait tous les panneaux photovoltaïques pour produire de l’électricité, mais l’énergie solaire prend aussi d’autres formes.

Qu’elle soit utilisée pour produire de l’électricité ou de la chaleur, l’énergie solaire n’est pas toujours disponible. Le soleil est facétieux, il peut rester caché derrière les nuages pendant plusieurs jours et il est plus rare en hiver qu’en été. Une énergie d’appoint pour relayer l’énergie solaire manquante est donc nécessaire. Pour utiliser l’énergie solaire 24h sur 24, il faut également pouvoir la stocker pendant la journée pour l’utiliser le soir et la nuit. 

On fait le point sur les différentes utilisations de l’énergie solaire et les dispositifs de stockage et de restitution associés.

Le soleil est avant tout une énergie thermique, qui transmet sa chaleur aux surfaces qu’il éclaire.

Pour se « chauffer au soleil », il y a deux options : laisser le soleil rentrer dans la maison quand il est là - c’est le solaire thermique passif -, ou capter sa chaleur via des panneaux et la stocker dans un ballon d’eau chaude pour l’utiliser quand on en a besoin : c’est le solaire thermique actif.
 

Le point sur le solaire thermique « passif »

Il s’agit de la méthode la plus simple : laisser rentrer le soleil par les fenêtres et les baies vitrées, pour qu’il chauffe l’intérieur de la maison.

Cette approche est surtout utilisée dans la conception des maisons neuves mais peut être appliquée en rénovation, en modifiant les ouvertures. Dans les deux cas, il faut prévoir des protections solaires pour éviter les surchauffes en été : store (à l’extérieur de la maison), pergola, casquette solaire ou encore une végétation adaptée (une barrière d’arbres à feuille caduque qui laissera passer les rayons du soleil en hiver, là où les besoins en réchauffement sont importants, et les filtrera en été). En fonction de l’orientation des fenêtres, il faudra également prévoir des vitrages adaptés avec le coefficient de transmission solaire idoine. 

Il existe aussi des méthodes plus élaborées, comme l’ajout d’une serre ou d’une véranda sur la façade sud de la maison, qui participera au chauffage global du logement, ou encore le mur trombe, solution encore peu répandue malgré sa simplicité. Il s’agit d’un mur « normal » recouvert en partie par un vitrage qui crée un effet de serre contre le mur et le chauffe depuis l’extérieur. 

Pour utiliser au mieux l’énergie solaire thermique, les matériaux constituant les murs et les sols sont importants. Les matériaux denses, à forte inertie thermique, comme la pierre ou le béton auront plus de capacité de stockage et seront donc capables de restituer plus longuement la chaleur fournie par le soleil la journée. Si l’on souhaite par exemple profiter de l’inertie thermique des murs en pierre d’une maison ancienne, on privilégiera un enduit de correction thermique (un enduit chaux-chanvre ou un enduit terre-lin par exemple).

Les panneaux transmettent l’énergie solaire à l’eau qui est ensuite acheminée dans la maison. Elle est alors stockée, généralement dans un ballon d’eau chaude, pour être restituée tout au long de la journée. Cette eau chaude solaire peut être utilisée pour le chauffage de la maison à travers un plancher chauffant ou des radiateurs. Elle peut également venir alimenter la maison en eau chaude à travers un chauffe-eau solaire (ou CESI). Enfin, elle peut alimenter chauffage et eau chaude sanitaire : l’installation s’appelle alors un Système Solaire Combiné (chauffage + eau chaude).

A noter : il existe un système similaire où le panneau réchauffe de l’air qui est ensuite transféré dans le système de ventilation de la maison. Mais ce système est moins efficace (l’air transporte beaucoup moins de chaleur que l’eau) et nécessite une surface importante de capteurs.
 

Solaire thermique : comment assurer la couverture des besoins ?

Le solaire peut difficilement couvrir tous les besoins de la maison et une énergie complémentaire est généralement nécessaire. Le grand paradoxe de l’énergie solaire est qu’elle est le moins disponible en hiver… au moment où l’on en a le plus besoin ! Pour couvrir tous les besoins de chauffage, il faudrait de grandes surfaces de capteurs et d’énormes ballons de stockage, avec à la clé une installation au prix exorbitant qui produirait beaucoup trop d’énergie en été. La solution la plus simple et la plus économique est donc de mixer l’énergie solaire avec une autre énergie. 

En rénovation, le plus courant est de coupler l’installation solaire avec la chaudière existante (gaz, fioul ou bois) ou une pompe à chaleur. Les économies sur la facture de chauffage et d’eau chaude peuvent atteindre plus de 50%. 

En neuf, on privilégiera les énergies renouvelables comme le bois (granulés ou bûches), ou à défaut une petite chaudière à condensation (gaz ou fioul).  

Le soleil peut aussi produire de l’électricité par le biais des panneaux solaires photovoltaïques. Cette technologie investiguée par Nikola Tesla à la fin du XIXème siècle ne s’est vraiment développée qu’à partir des années 60 pour les applications spatiales, puis massivement depuis les années 2000 pour les applications domestiques. 

Le solaire photovoltaïque domestique peut être utilisé selon différentes approches : 

• En revendant toute votre production à un fournisseur d’énergie. Vous bénéficiez alors d’un tarif subventionné mais vous vous engagez à revendre pendant 20 ans votre production sans connaître le prix auquel vous achèterez votre électricité.

• En auto consommant votre production : vous utilisez la production électrique des panneaux solaires « au fil du soleil », ce qui nécessite de bien calculer la puissance de la centrale pour ne pas reverser gratuitement de l’énergie sur le réseau public. 

• En auto consommant avec un stockage sur batterie : une partie de l’énergie produite est stockée pendant la journée pour être consommée le soir et la nuit. 

Voici un tableau récapitulatif des avantages et inconvénients de chacune de ces approches :

(1) Correspond aux appareils de faible puissance fonctionnant en permanence (frigo, congélateur, appareils en veille, box internet, …).
(2) L'énergie électrique solaire produite dans la journée se substitue à de l'électricité principalement d'origine nucléaire.
(3) L'exédent d'énergie électrique solaire est stockée dans les batteries et consommée le soir lorsque l'énergie électrique disponible sur le réseau est mixée avec la production de centrales à charbon, fioul ou gaz.
(4) La recharge d'une voiture électrique avec de l'énergie solaire évite de consommer de l'électricité du réseau d'origine nucléaire et fossile. Une voiture rechargée la nuit consomme autant d'énergie qu'une voiture thermique classique à cause du très faible rendement des centrales nucléaires et thermiques.
(5) Pour éviter d'injecter gratuitement de l'électricité sur le réseau en cas de surproduction.

Il existe désormais des systèmes hybrides, croisement entre des panneaux solaires photovoltaïques et des capteurs solaires thermiques à air : les systèmes aérovoltaïques. Grâce à ces systèmes innovants qui permettent de récupérer la chaleur produite par les panneaux solaires photovoltaïques, vous pouvez produire de l’électricité et compléter le chauffage de la maison en connectant ces panneaux à la VMC de la maison. 

En France, le prix de l’énergie solaire domestique a fortement baissé au cours des dernières années avec la production massive de panneaux solaires. Une tendance particulièrement visible sur les centrales photovoltaïques dont le prix de production d’électricité est proche, voire inférieur, au prix d’achat de l’électricité auprès de votre fournisseur habituel… Cette situation s’appelle la « parité réseau » et signifie qu’il vaut mieux consommer l’énergie produite que de la revendre au réseau. En France, la parité réseau est atteinte réellement depuis 2016.

Le prix de l’énergie solaire thermique est quant à lui plutôt stable depuis de nombreuses années, en raison du faible développement de la filière. Le prix d’un chauffe-eau solaire individuel (connu également sous l’acronyme CESI) est de l’ordre de 3500 à 4000€. Pour un système solaire combiné (chauffage et eau chaude sanitaire), il faut compter environ 16 000 à 19 000€, mais la quantité d’énergie produite est alors bien plus importante. 

Les durées de vie des installations solaires, qu’elles soient photovoltaïques ou thermiques, sont d’au moins 20 ans, avec des pièces à remplacer régulièrement (circulateurs et vase d’expansion pour les systèmes solaires thermiques, onduleurs et/ou batteries pour les systèmes photovoltaïques). Mais même en tenant compte de cette maintenance, les coûts de production restent très compétitifs et globalement moins chers que les énergies fossiles. 

Le choix le plus classique est d’installer les panneaux solaires sur le toit de la maison, mais pour obtenir un rendement optimal, quelques précautions doivent être prises. Il faut que le toit soit bien orienté - au Sud - et que sa pente soit suffisante (45 à 65° pour le solaire thermique, 20 à 40° pour le photovoltaïque). 

Pour les installations photovoltaïques, l’horizon devant les panneaux doit également être parfaitement dégagé pour éviter les « masques », ces ombrages formés par les obstacles entre les panneaux et le soleil. En effet, ces installations sont très sensibles aux ombrages, même d’apparence anodine. Un simple câble électrique devant la centrale ou l’ombre d’une cheminée dégraderont très fortement la production. A l’inverse, les panneaux solaires thermiques toléreront bien une ombre ponctuelle.  

Deux options de pose sur toiture se présentent : la pose en surimposition sur la couverture ou la pose intégrée. 

La pose intégrée à la toiture n’est pas recommandée pour les panneaux photovoltaïques : insuffisamment ventilés, les panneaux chauffent beaucoup, ce qui dégrade fortement leur rendement électrique. En revanche, le tarif d’achat est plus avantageux avec une pose intégrée à la toiture : cette option sera donc à privilégier par rapport à la pose en surimposition si vous souhaitez revendre la totalité de votre production d’électricité solaire. 

Si votre toit est peu adapté, ou que vous souhaitez auto-consommer votre production d’énergie solaire, on privilégiera une installation des panneaux sur des châssis posés au sol. Pour le solaire thermique, cette solution permet généralement de raccourcir la distance entre les panneaux et la chaufferie et d’optimiser l’orientation et la pente (plein Sud et 60° d’inclinaison). Pour le photovoltaïque, elle offre une ventilation optimale des panneaux. Dans les deux cas, les capteurs seront accessibles et plus faciles à entretenir (nettoyage, déneigement pour les zones de montagne…).  

En autoconsommation, il est aussi possible de poser des panneaux solaires photovoltaïques sur une pergola ou en casquette au-dessus des ouvertures de la maison, pour créer des ombrages en été tout en produisant de l’électricité. 

Enfin, la forte baisse du prix des panneaux photovoltaïques autorise aussi la pose sur des orientations et des inclinaisons moins optimisées, comme sur une façade verticale. 

Les installations solaires nécessitent un minimum de suivi pour détecter d’éventuels défauts de production, car en général, en cas de panne, la source d’énergie d’appoint couvrira le manque de production solaire et vous ne vous rendrez pas compte du problème. 

En installant un compteur de production (électrique pour le photovoltaïque, de chaleur pour le solaire thermique) et en le consultant régulièrement, vous éviterez de perdre des journées de production. Pour plus de facilité d’usage, ce suivi peut être informatisé avec un tableau de bord de fonctionnement de la centrale solaire sur tablette ou smartphone. Certains systèmes permettent même de recevoir une alerte par email ou sms en cas d’anomalie (panne d’onduleur, de circulateur, …), pour une sérénité garantie.

Voilà, vous savez tout sur le solaire, ses applications et ses avantages. Vous êtes prêt à vous lancer ? Faites-vous accompagner par des installateurs qui maîtrisent le sujet.