Le Solaire Thermique…
Comment fonctionne-t-il ? Quels en sont les avantages et les inconvénients ? État des lieux et évolution du marché français.
Pourquoi Solaxial l'a choisi comme vecteur de son développement ?
La production solaire thermique en France, en 2020, s’est
élevée à 2,2 TWh pour une surface de 3,2 millions de m², ce qui nous place au
18ᵉ rang mondial et au sixième rang européen. A titre d'exemple, l’Allemagne
totalise une production de 18,2 TWh et une surface totale de 26,3 millions de
m², soit environ 8 fois plus que la France. Pourtant, le rayonnement solaire est plus important en France qu’en
Allemagne, avec pour preuve, une productivité moyenne de gisement solaire de 1
500 kWh/m², contre 1 350 kWh/m².
Mais alors pourquoi la France est-elle encore en retard face à la plupart de ses voisins européens ?
Le solaire thermique, pour quoi faire ?
Le principal but du solaire thermique est d’utiliser l’énergie solaire afin de chauffer de l’eau pour le chauffage et les besoins en eau chaude sanitaire dans les habitations individuelles ou collectives. Le solaire thermique peut également être utilisé à grande échelle dans l'industrie, pour produire de la chaleur, générer de l'électricité et pour refroidir les locaux. Toutefois, le grand potentiel et l'application la plus efficace du solaire thermique se trouvent dans le domaine de l'habitat. Rappelons que le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire représente plus de 75% de la dépense énergétique moyenne d'un logement. (Source)
Il existe différentes technologies utilisées dans le domaine du solaire thermique, mais la plupart d'entre elles sont basées sur des capteurs à plans vitrés ou des capteurs tubulaires sous vide (panneaux solaires). L'objectif commun est toujours de capter la chaleur du rayonnement solaire et de la transférer à un circuit hydraulique pour ensuite la stocker et enfin la redistribuer.
Le solaire thermique présente de nombreux avantages, notamment une production gratuite d'énergie pour un impact environnemental nul. Les composants sont d'usage fréquent et recyclables à 100%.
On peut couvrir les
besoins de manière gratuite à hauteur de 70 % pour la production d'eau chaude
sanitaire et à hauteur de 50 % pour la production de chauffage des locaux.
Répartition de la consommation d'énergie finale
dans les logements français en 2022
Caractéristiques du solaire thermique
Les installations solaires sont constituées de plusieurs composants clés : un ou plusieurs collecteurs solaires, un fluide caloporteur, un réservoir de stockage de chaleur et un système de régulation pour piloter le tout.
Pour répondre aux besoins en l'absence de rayonnement solaire, notamment les jours de pluie, une installation solaire thermique nécessite obligatoirement la présence d’un appoint, (chaudière à gaz, bois, etc. ou résistance électrique). Cet appoint ainsi que les tous les paramètres nécessaires au bon fonctionnement du système solaire sont gérés par un automate ou une carte électronique dédiée. C'est là que Solaxial a décidé d'intervenir, d'une part en connectant ces cartes électroniques dans le but de suivre et de contrôler à distance l'installation et d'autre part en optimisant la production solaire et le déclenchement de l'appoint grâce à l'intelligence artificielle afin de réduire au minimum son utilisation.
Enfin, le solaire thermique possède un excellent rendement (pour 1000W/m² d'énergie solaire reçue, les panneaux solaires thermiques en redistribue entre 600 à 800W contre 150 à 200W pour les panneaux photovoltaïques). Pour éviter tout risque de surchauffe, il est donc crucial de dimensionner correctement son installation en fonction des besoins, en prévoyant un stockage adéquat et/ou une solution de décharge, éventuellement une piscine. Il est aussi possible de mettre en place un système auto vidangeable (drain back) qui évitera la montée en température du fluide par une journée trop ensoleillée car la régulation électronique aura donné l'ordre en amont de se vider.
Système sous pression
Système auto vidangeable (drain back)
Mais alors pourquoi l'énergie thermique du soleil est si peu exploitée en France ?
Revenons tout d'abord sur un peu d'histoire pour comprendre les raisons de la chute du solaire thermique en France:
Bien que la technologie du solaire thermique soit ancienne, datant du début du XXe siècle, les premiers systèmes destinés au grand public n'ont été commercialisés qu'à partir des années 1970, en réponse à la crise pétrolière. À cette époque, les capteurs solaires étaient encore relativement lourds, ce qui posait des problèmes pour les structures de support des toitures et autres couvertures. En outre, les installateurs étaient peu formés, car cette pratique était nouvelle et peu répandue. Enfin, l'abondance de pétrole bon marché a rapidement réduit l'enthousiasme pour le solaire thermique.
Le solaire thermique a connu un renouveau en 2003 grâce au plan Soleil de l'ADEME, qui a suivi la tendance du marché européen et mondial en faveur des énergies renouvelables. Les préoccupations croissantes concernant les émissions de gaz à effet de serre, la perspective d'un nouveau choc pétrolier et son faible impact environnemental ont fait du solaire thermique un leader des énergies renouvelables. À partir de cette époque, des aides financières ont été mises en place, telles que des primes directes et des crédits d'impôt, pour encourager l'investissement dans les énergies renouvelables. Entre 2000 et 2008, le taux de croissance des installations solaires thermiques a atteint un record de 34 %.
On était bien partis et pourtant…
L'émergence du marché du photovoltaïque couplée à celle du marché des pompes à chaleur ont contribué au déclin du solaire thermique en France métropolitaine. En effet, la baisse des coûts du solaire photovoltaïque, combinée à des subventions, crédits d’impôts et prix de rachat de production à des prix démesurés, ont rendu le solaire thermique moins attractif sur le plan financier. Les constructeurs, les investisseurs et les usagers se sont tournés vers le photovoltaïque, une technique nécessitant moins de qualifications pour installer ces systèmes que celles requises pour le solaire thermique.
Cependant, la réglementation thermique de 2005 a instauré l’obligation de recourir à une source d'énergie renouvelable pour la production d'eau chaude sanitaire, avec une préférence pour le solaire thermique, avec pour ambition de rendre cette pratique obligatoire à partir de 2012. Cette réglementation thermique prévoit bien l'utilisation de systèmes solaires, mais elle autorise toujours l'utilisation de ballons thermodynamiques, classés comme énergie renouvelable.
Le solaire thermique face à ses concurrents
Les systèmes solaires thermiques présentent pourtant un intérêt écologique incomparable par rapport à leurs deux concurrents :
- Le ballon d'eau chaude thermodynamique a un impact potentiellement plus important sur le climat en fonction des fluides frigorigènes embarqués et il est dépendant d'une quantité croissante d'électricité pour fonctionner, ce qui n'est pas viable dans la plupart des pays où l'électricité est encore fortement carbonée. Il est important de noter également que le rendement de toute pompe à chaleur et donc d'un ballon d'eau chaude thermodynamique dépend directement de la température extérieure, assez antithétique avec notre besoin en eau chaude…
- Le solaire photovoltaïque a un impact environnemental plus élevé, car il utilise des matériaux nécessitants plus de transformations et est plus énergivores à recycler. De plus, il semble aberrant de transformer la chaleur du soleil en électricité pour ensuite transformer de nouveau cette énergie électrique en énergie thermique (sans parler du stockage d'électricité assez problématique à l'heure actuelle). Gardons le solaire photovoltaïque pour une utilisation spécifiquement électrique.
Conclusion : le solaire thermique promis à un bel avenir !
En tout cas, c'est ce que nous croyons chez Solaxial.
Le solaire thermique est un concept qui permet de réaliser des économies d'énergie considérables tout en évitant les émissions de CO₂. Ce système utilise des matériaux simples et facilement recyclables, ce qui en fait une solution particulièrement « low-tech » comparé aux autres options.
Le prix des installations solaires thermiques est lié aux faibles quantités produites face au photovoltaïque ou pompe à chaleur, quoique cet écart vise à diminuer grâce au faible investissement nécessaire pour déployer de nouvelles centrales de production.
Pour l’instant il n’y a pas suffisamment d'installateurs formés sur notre territoire (Un peu plus de 2 000 installateurs QualiSol en 2023) ce qui explique les délais d’installation devant la demande. Leurs carnets de commande sont pleins ce qui prouve la satisfaction des clients et donne l’espoir de l’arrivée de nouveaux professionnels compétents, d’autant plus que dès 2023, les systèmes solaires thermiques seront subventionnés dans le cadre du dispositif France Rénov' qui vise à promouvoir la rénovation énergétique des bâtiments et la réduction de la consommation d'énergie.
Les certificats d'économies d'énergie viennent également renforcer cette dynamique avec 5 000€ pour l'ensemble des ménages (non soumis aux revenus) pour un système SCC d'au minimum 400L et une surface de capteur de 8m (depuis 1er Mars 2023).
Ces mesures permettront de relancer le marché du solaire
thermique, en s'appuyant sur l'expertise acquise par les professionnels du
secteur et les industriels présents en France. Les utilisateurs pourront
bénéficier d'installations pérennes et durables, qui leur permettront de
réaliser des économies d'énergie sur le long terme.
Le prix d’un chauffage solaire est de 9 500€ en moyenne, avec une fourchette comprise entre 7 000€ et 16 000€, installation comprise. Le reste à charge est donc d'environ 4 500€ maximum (moins si vous bénéficiez d'aides liés au dispositif France Rénov').
En 2020, les ménages ont dépensé en moyenne 1 590 € en énergie pour leur logement (Source). Depuis, les prix liés au chauffage et au fonctionnement de la maison ont nettement augmenté : + 37 % entre janvier 2021 et juin 2022 pour le gaz par rapport à leur moyenne de 2020, + 5 % pour l’électricité et + 41 % pour le fioul domestique. Au total, les prix de l’énergie ont crû de 18 % sur cette période. On peut donc raisonnablement penser qu'un foyer dépense aujourd'hui environ 1 900€ en énergie pour son logement soit 1 400€ uniquement pour son chauffage et sa production d'eau chaude sanitaire.
Si l'on part sur l'hypothèse pessimiste et que l'on réalise seulement 50% de notre besoin grâce au solaire thermique, cela représente 700€ d'économie par an soit un système amorti sur 6 ans maximum.
Autre point à soulever : en installant un système solaire, vous baissez la consommation d’électricité et gagnez donc une classe énergétique sur votre bien, augmentant ainsi sa valeur sur le marché de l'immobilier.
De nouvelles techniques sont également en développement, telles que l'optimisation de la régulation basée sur l'intelligence artificielle (un des projets de Solaxial) ou le stockage dans de grands réservoirs permettant d'envisager un fonctionnement inter saisonnier, de l'été vers l'hiver. Les systèmes de stockage couplés à des systèmes thermodynamiques améliorent également leurs rendements hivernaux.
Le solaire thermique est donc une technologie prometteuse pour lutter contre le changement climatique et réduire les émissions de gaz à effet de serre. En combinant les avantages de cette technologie avec les subventions gouvernementales et les nouvelles techniques de régulation et de stockage, le solaire thermique peut devenir une option viable et durable pour les utilisateurs et les professionnels du secteur.