Le chauffe-eau solaire est l'application solaire la plus répandue dans le monde. C'est le seul appareil qui réchauffe l'eau sans réchauffer la planète
1 - Les applications du solaire thermique
Les capteurs solaires sont des systèmes qui transforment le rayonnement solaire en chaleur. Cette dernière est ensuite transportée à l’intérieur des bâtiments par un fluide caloporteur pour un usage spécifique. Ce processus n’entraîne aucune émission de gaz à effet de serre. Le solaire thermique est donc tout indiqué pour participer à la réalisation de l’objectif facteur 4. Ce dernier est l’engagement pris par la France de diviser par quatre le niveau de ses émissions de gaz à effet de serre de 1990 à l’horizon 2050.
La production d’eau chaude sanitaire
Les chauffe-eau solaires individuels (CESI) :
Issus de technologies en constante amélioration depuis plus de vingt ans, les CESI sont des équipements robustes et fiables. Dans les climats méditerranéens ou tropicaux, le montage en thermosiphon (sans pompe de circulation, ballon placé au dessus des panneaux) est bien adapté ; le montage avec circulation forcée et chauffage d’appoint est la version la plus courante en France métropolitaine où les CESI couvrent entre 50 et 80% des besoins en eau chaude sanitaire des foyers.
Les chauffe-eau solaires collectifs :
Le principe du chauffe-eau solaire individuel peut être étendu à des consommations plus importantes d’eau chaude sanitaire : gîtes ruraux, restaurants, immeubles, gymnases, hôpitaux… On parle alors de chauffe-eau solaires collectifs. Leur fonctionnement est sensiblement équivalent à celui des chauffe-eau individuels.
La production de chauffage et d’eau chaude sanitaire :
Outre la production d’eau chaude sanitaire, l’énergie solaire peut aussi couvrir une partie des besoins de chauffage des bâtiments. On parle alors de systèmes solaires combinés (SSC).
Dans les systèmes du type plancher solaire, la dalle de béton assure le stockage de l’énergie et permet une diffusion de la chaleur au cours de la nuit. Les autres systèmes font intervenir un ballon de stockage et des émetteurs basse température.
En France, les SSC couvrent entre 10 % et 50 % des besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage des foyers.
2 - Les technologies du solaire thermique
Convertir directement le rayonnement solaire en chaleur utilisable, tel est le rôle des capteurs solaires. Dédiés à des applications particulières, il en existe plusieurs types : les capteurs plans vitrés, non vitrés, sous vide, et à air. Les trois premières technologies dominent le marché aujourd’hui : la Chine possède le premier parc mondial de capteurs sous vide ; les Etats-Unis, le premier parc des capteurs non vitrés.
Les capteurs plans vitrés :
Les capteurs les plus répandus sont des serres plates, similaires à des châssis de jardinier. L’apparente simplicité des équipements cache les exigences imposées à leurs constituants pour obtenir de bons rendements de conversion de l’énergie solaire. Ceux-ci décroissent avec la température du caloporteur.
Les capteurs à tubes sous vide :
Cette technologie permet d’annuler les pertes convectives dues à l’air. À température égale, ces capteurs possèdent un rendement supérieur aux capteurs plans vitrés. Ils permettent aussi de conserver un rendement acceptable à une température proche de 100 °C, adaptée au couplage avec une machine de rafraîchissement à absorption.
Les capteurs non vitrés :
Ils consistent en un réseau de tubes noirs en matière plastique, accolés les uns aux autres. Pour chauffer l’eau d’une piscine, les capteurs peuvent être insérés dans le circuit de filtration. Leur rendement est très bon pour produire des températures proches de la température de l’air ambiant. En revanche, les capteurs non vitrés ne permettent pas la production d’eau chaude sanitaire, sauf dans les pays chauds.
Les capteurs à air :
Ils servent à augmenter la température de l’air de 5 à 10 °C en vue d’une utilisation directe pour le chauffage, ou pour le séchage de produits agricoles.
3 - Le solaire thermique en France
Aujourd’hui, le solaire thermique tient encore une place marginale dans la production d’énergies renouvelables en France. Néanmoins, ce secteur est en forte croissance : le marché français 2007 se classe 2ème au niveau européen, derrière l’Allemagne, avec une surface installée de 323 000 m2.
Un gisement solaire particulièrement favorable :
La France dispose du cinquième gisement solaire européen. Dans le sud de la France, un chauffe-eau solaire individuel (CESI) avec 2 à 3,5 m2 de capteurs (3 à 5,5 m2 dans le nord) produit de l’eau chaude sanitaire pour une famille de trois ou quatre personnes, à hauteur de 50 à 80 % de leurs consommations. Concernant le chauffage à l’aide de SSC, les installations sont plus importantes : la surface des capteurs est de l’ordre de 15 m2 ; le ratio moyen pour le taux d’économie d’énergie concernant les SSC s’échelonne entre 10 et 50 %, voire plus dans certains cas très favorables.
Une croissance forte depuis 1999 :
Le solaire thermique connaît une croissance soutenue depuis plusieurs années : entre 1998 et 2007, le marché en France métropolitaine a progressé de près de 40 % par an. 2007 se place en retrait avec « seulement » 16 % de croissance.
Le Plan Soleil, mis en place par l’ADEME en 1999 a permis un démarrage du marché des CESI en France. De quelques centaines d’installations en 2000, les ventes ont dépassé les 15 000 en 2005.
La forte augmentation du marché à partir de 2005 correspond à la mise en place du crédit d’impôt de 40 % pour les particuliers, porté à 50 % pour la période 2006-2009, auquel s’ajoutent des aides à l’investissement au niveau régional et de plus en plus au niveau local. Le système de soutien français est ainsi devenu, en quelques années, un des plus attractifs de l’Union Européenne.
Les objectifs du Grenelle de l’Environnement pour 2020 :
Le Grenelle de l’Environnement fixe à au moins 23 % la part des énergies renouvelables ENR dans la consommation énergétique. Dans ce cadre, le solaire thermique passera de 27 000 tep (tonnes équivalent pétrole) en 2006 à 900 000 tep en 2020, soit au total plus de 4 millions de logements équipés.
Le projet de loi de mise en œuvre du Grenelle prévoit de rendre obligatoires les labels BBC (Bâtiment à Basse Consommation, soit une consommation inférieure à 50 kWh par m2 et par an) dès 2012 et BEPOS (Bâtiment à Energie Positive) dès 2020. L’énergie solaire thermique sera déterminante pour l’octroi de ces labels.
csp nesonson
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