Panneau solaire thermique : tout ce qu’il faut savoir

Qu’est-ce qu’un panneau solaire thermique ?

Panneau solaire thermique : définition

Un panneau solaire thermique est une technologie solaire conçue pour capter l’énergie du soleil afin de produire de la chaleur, principalement pour le chauffage de l’eau. 

Il absorbe la chaleur générée par les rayons du soleil.

À l’intérieur, un fluide caloporteur (un liquide utilisé pour transporter de la chaleur) permet de transférer la chaleur à un réservoir d’eau, qui stocke l’eau chauffée jusqu’à son utilisation.

Les panneaux solaires thermiques permettent ainsi de chauffer l’eau de sa douche ou de sa piscine. 

En fonction du dimensionnement de l’installation et de l’ensoleillement, ils peuvent couvrir une grande partie des besoins d’une maison en eau chaude sanitaire.

Les panneaux solaires thermiques permettent aussi d’alimenter votre système de chauffage s’il est relié à un circuit de chauffage (via un plancher chauffant ou des radiateurs à eau).

Les 3 types de panneaux solaires thermiques

Les panneaux non vitrés

Ils sont composés d’un absorbant qui capte la chaleur solaire sans protection en verre.

Ils sont souvent utilisés dans des cas où l’ensoleillement est constant et où les pertes de chaleur sont faibles, par exemple près d’une piscine en plein soleil dans le Sud de la France.

Très simples, ils sont peu coûteux, mais leur efficacité est limitée. Ils permettent de chauffer l’eau autour de 30 degrés : parfait pour une piscine.

Les panneaux vitrés

Ils sont équipés d’une vitre qui protège l’absorbant tout en laissant passer la lumière du soleil. La vitre permet de réduire les pertes de chaleur et d’améliorer l’efficacité du système.

Ces panneaux sont utilisés pour le chauffage de l’eau domestique. 

Ils permettent de chauffer l’eau jusqu’à 60°.

Les panneaux à tubes sous vide

Ils intègrent un ensemble de tubes isolés sous vide, dans lesquels se trouvent des absorbeurs.

Ils fonctionnent efficacement même par temps nuageux ou dans des régions à climat plutôt froid.

Leur rendement supérieur est idéal pour une production d’eau chaude constante tout au long de l’année, même en hiver quand l’ensoleillement est faible.

Attention toutefois à la surchauffe : en été, ces panneaux peuvent monter très haut en température !

Panneau solaire photovoltaïque, thermique ou hybride : que faut-il choisir ?

Panneau photovoltaïque ou thermique : quelles différences ?

Les panneaux solaires thermiques 

Idéaux pour les foyers qui ont des besoins élevés en eau chaude, comme ceux avec des piscines ou une forte consommation d’eau sanitaire.

Ils conviennent bien aux régions ensoleillées où la demande en chaleur est constante.

Les panneaux photovoltaïques 

Recommandés pour les particuliers souhaitant produire de l’électricité pour alimenter leurs appareils domestiques, notamment dans les zones où l’ensoleillement est moins prévisible.

Ils permettent de réduire la facture d’électricité à long-terme et la revente du surplus produit permet de rentabiliser son installation rapidement.

Si vous possédez un ballon électrique, l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques peut aussi alimenter le ballon et servir à produire de l’eau chaude.

Les panneaux photovoltaïques ne servent pas directement à produire de la chaleur, mais associés à des dispositifs électriques, ils peuvent indirectement vous permettre de produire de l’eau chaude.

Les panneaux hybrides 

Parfaitement adaptés aux foyers qui cherchent à maximiser leur production d’énergie globale.  

Quels critères de choix pour votre installation solaire ?

Si vous envisagez d’installer des panneaux solaires, plusieurs critères doivent être pris en compte pour déterminer la solution la mieux adaptée à vos besoins :

1. Déterminez votre budget : les panneaux thermiques et hybrides ont un coût d’installation plus élevé que les photovoltaïques, mais leur capacité à produire de la chaleur et de l’électricité peut offrir un meilleur retour sur investissement à long terme.
   
2. Quantifiez vos besoins en énergie : si vous avez principalement besoin d’eau chaude pour votre maison, les panneaux thermiques peuvent suffire. En revanche, si vous souhaitez réduire votre facture d’électricité tout en chauffant l’eau, les panneaux hybrides sont plus appropriés.
   
3. Vérifiez l’espace disponible : les systèmes hybrides, qui combinent deux technologies, peuvent nécessiter plus d’espace que les panneaux thermiques seuls. Réfléchissez bien à l’usage auquel vous allez consacrer l’espace utilisé sur votre toiture. Une fois le projet lancé, vous êtes partis pour quelques dizaines d’années.
   
4. Définissez vos objectifs à long terme : Réfléchissez à vos objectifs énergétiques à long terme, si vous envisagez de passer à une autonomie énergétique totale ou si vous souhaitez intégrer d’autres sources d’énergie renouvelable.

Panneaux solaires hybrides : un bon compromis ?

Les panneaux solaires hybrides combinent les technologies photovoltaïque et thermique dans un seul dispositif pour produire de l’électricité et de la chaleur, maximisant ainsi l’utilisation de l’énergie solaire. 

Le rendement d’un panneau solaire hybride est 5 à 15 % meilleur que celui d’un panneau photovoltaïque et jusqu’à 70 % supérieur à un chauffe-eau conventionnel non équipé de panneaux solaires. 

En utilisant la chaleur captée par les cellules photovoltaïques pour chauffer le fluide caloporteur et réduire d’autant la température des cellules, l’efficacité globale du système augmente.

Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

Principe général de fonctionnement des panneaux solaires thermiques

Pour convertir l’énergie solaire en chaleur, voici comment fonctionne un panneau solaire thermique :

1. Capter la chaleur : Les panneaux sont équipés de capteurs, souvent appelés collecteurs solaires, qui absorbent les rayons du soleil et fonctionnent sur le principe de l’effet de serre. La surface du panneau est recouverte d’un revêtement noir, qui maximise l’absorption de la chaleur. Lorsque la lumière du soleil frappe cette surface, l’énergie lumineuse est convertie en chaleur.
   
2. Chauffer le fluide caloporteur : À l’intérieur des capteurs, un fluide caloporteur (généralement de l’eau ou un mélange d’eau et d’antigel) circule à travers des tubes. Il est chauffé directement par les rayons qui arrivent à la surface du capteur, il absorbe la chaleur.
   
3. Réchauffer de l’eau : Une fois que le fluide est chaud, il transfère la chaleur à un échangeur de chaleur, souvent intégré à un réservoir d’eau. C’est ce qui permet de produire de l’eau chaude.
   
4. Distribuer l’eau chauffée : L’eau chaude produite est ensuite stockée dans un réservoir, prête à être utilisée selon les besoins de la maison. Dans une maison, les utilisateurs peuvent l’utiliser tout au long de la journée, même lorsque le soleil ne brille pas.

Le couplage à un panneau solaire thermique

Les panneaux solaires thermiques peuvent être intégrés avec d’autres systèmes de chauffage. 

Coupler vos panneaux thermiques à un appareil comme une chaudière ou un système de chauffage à eau chaude permet de bénéficier de la production d’énergie lorsque le soleil n’est pas au rendez-vous, par temps gris ou la nuit.

Cela permet d’assurer une production d’énergie constante.

Vous avez le choix entre deux systèmes principaux :

• Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) : composé d’un ballon d’eau chaude et de panneaux solaires thermiques, il permet d’alimenter la maison en eau chaude sanitaire.
• Le système solaire combiné (SSC) : il permet à la fois de produire de l’eau chaude sanitaire et d’assurer le chauffage dans votre maison grâce à deux circuits d’eau chaude distincts.

Efficacité des panneaux solaires thermiques

L’efficacité des panneaux solaires thermiques se mesure par leur capacité à convertir l’énergie solaire en chaleur utilisable.

En général, ces panneaux ont des rendements compris entre 60 % et 80 %, ce qui signifie qu’ils convertissent 60 à 80% de l’énergie solaire en chaleur utilisable pour votre consommation : les ¾ de la chaleur qui arrive sur votre toit sont captés et réutilisés, au lieu d’être perdus définitivement.

C’est une belle optimisation de l’utilisation des ressources disponibles !

Quels facteurs influencent l’efficacité des panneaux thermiques ?

L’efficacité des panneaux solaires thermiques dépend de plusieurs facteurs :

• Emplacement :

L’ensoleillement est le facteur le plus déterminant pour l’efficacité des panneaux solaires. Dans les régions très ensoleillées toute l’année, la production de chaleur est optimale.

Dans les zones urbaines avec des bâtiments élevés, l’ombre peut réduire la performance des panneaux.

• Orientation :

Pour maximiser la captation des rayons du soleil, il est recommandé d’installer les panneaux orientés plein sud dans l’hémisphère nord.

Une inclinaison optimale (généralement entre 30 et 45 degrés) permet de capter un maximum de lumière, surtout en hiver lorsque le soleil est plus bas dans le ciel.

• Conditions climatiques :

Les panneaux thermiques peuvent fonctionner même par temps nuageux, mais leur rendement est impacté par la présence de brouillard, de pluie ou de neige.

Des températures ambiantes très basses peuvent également réduire l’efficacité du fluide caloporteur. 

Avantages et inconvénients des panneaux solaires thermiques

Les avantages d’installer un panneau solaire thermique

• Réaliser des économies sur sa facture d’énergie :

Produire de l’eau chaude grâce à l’énergie du soleil n’est pas une solution magique.

Il est probable que vous aurez besoin de conserver un système de chauffage traditionnel en complément, notamment durant au cœur de la saison froide.

Néanmoins, installer un panneau thermique en complément de votre réseau de chauffage permet de réduire significativement votre facture d’eau chaude et d’être plus autonome en énergie.

• Réduire son empreinte carbone :

Les panneaux solaires thermiques permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre associées à l’utilisation de combustibles fossiles pour chauffer l’eau.

Ils produisent une énergie non polluante et 100% renouvelable.

• Optimiser son rendement énergétique :

Les panneaux solaires thermiques sont une technologie bien établie et fiable, dont l’efficacité a été démontrée au fil du temps.

Les avancées technologiques récentes ont également permis d’améliorer leurs performances et leur durabilité.

Globalement, ils vous permettent de gagner en indépendance énergétique.

Y a-t-il des inconvénients à l’installation de panneaux thermiques ?

• La dépendance à l’ensoleillement :

L’efficacité des panneaux solaires thermiques est directement liée à l’ensoleillement.

En cas de mauvais temps ou durant l’hiver, la production de chaleur peut être considérablement réduite.

Cela peut entraîner des difficultés à répondre à la demande en eau chaude pendant les périodes où la consommation est généralement plus élevée.

• La surproduction de chaleur :

Il n’y a pas de plafond à la quantité de chaleur qu’un panneau solaire thermique peut emmagasiner.

Posé en plein soleil près d’une piscine, il peut arriver que certains panneaux montent à une température de 150 degrés.

A cette température, on dépasse les conditions pour lesquelles il y a de la vaporisation, c’est-à-dire que la pression augmente dans le circuit solaire et l’antigel commence à se transformer en gaz.

Dans ce cas, il faut absolument activer les systèmes de refroidissement pour éviter les problèmes techniques et abîmer le panneau.

Gérer la maintenance de ses panneaux solaires thermiques est indispensable pour qu’ils fonctionnent dans le temps.

• Un investissement initial long à rentabiliser :

Le coût d’installation des panneaux solaires thermiques peut être élevé.

Les économies réalisées sur les factures d’énergie compensent cet investissement à long terme, mais moins rapidement que sur une facture d’électricité qui compense l’installation de panneaux solaires.

Il faut bien comprendre les avantages financiers et environnementaux à long terme avant de se lancer dans ce type d’installation.

• Trouver le bon installateur :

Aujourd’hui, il y a beaucoup d’installateurs formés à l’électricité et capables d’installer des panneaux photovoltaïques.

Moins d’installateurs sont formés à la pose de panneaux thermiques et vous pouvez rencontrer des difficultés à trouver un installateur près de chez vous.

D’ailleurs, c’est ce qui nous a conduit à créer l’Académie Dualsun.

Combien ça coûte d’installer des panneaux solaires thermiques ? 

L’installation de panneaux solaires thermiques représente un investissement important.

En France, le prix d’un système de panneaux solaires thermiques peut varier considérablement en fonction de plusieurs facteurs, notamment :

• La taille du système : Les coûts peuvent aller de 3 000 € à 8 000 € pour des installations qui couvrent les besoins en eau chaude d’un foyer moyen. Un système plus grand, capable de répondre aux besoins d’une maison avec piscine ou d’une famille nombreuse, peut coûter jusqu’à 12 000 € ou plus.
• Le type de panneaux : Les panneaux plan et les panneaux à tubes sous vide ont des prix différents. Les seconds sont plus chers, en raison de leur efficacité accrue et de leur performance dans des conditions climatiques moins favorables.
• Les coûts d’installation : En fonction de la complexité de l’installation et des besoins spécifiques du site, les frais de main-d’œuvre peuvent également varier. En général, le coût d’installation peut représenter environ 20 % à 30 % du coût total du système.

Lors de l’installation, pensez aussi à prendre en compte le coût de la maintenance.

C’est comme pour votre chaudière : pour assurer leur fonctionnement à long-terme, il faut assurer régulièrement la maintenance des équipements.

Aujourd’hui, des accès à distance via des capteurs de monitoring permettent de réduire ces coûts de maintenance en évitant aux installateurs de se déplacer.

A quelles aides financières avez-vous droit ?

Pour encourager l’adoption des énergies renouvelables, le gouvernement français et les collectivités locales proposent plusieurs aides financières destinées à réduire le coût d’installation des panneaux solaires thermiques.

Voici quelques-unes des principales options disponibles :

• MaPrimeRénov’ :

Anciennement appelé Crédit d’impôt pour la transition énergétique (CITE), ce dispositif est le plus connu.

La prime versée est indexée sur vos revenus et son montant augmente pour les ménages avec un faible niveau de revenus (le calcul est détaillé dans ce guide).

A titre d’exemple, MaPrimeRénov’ bleu est réservée aux ménages les plus modestes et permet de toucher jusqu’à 10 000€ d’aide pour l’installation d’un chauffage solaire.

• Les Certificat d’Économies d’Énergie (CEE)

Ils incitent les fournisseurs d’énergie à faire faire des économies d’énergie à leurs clients en leur offrant une prime pour leurs travaux de rénovation énergétique, sous forme de lettres-chèques, de bons d’achats, ou de réductions de facture.

Les Certificats servent à comptabiliser les économies d’énergies que vous réalisez grâce à vos travaux. Plus elles sont importantes, plus la prime est élevé  et plus votre fournisseur collecte de CEE, qu’il doit restituer à l’administration fiscale chaque année.

Ils ont des objectifs fixés par l’Etat et s’exposent à de lourdes pénalités financières s’ils ne les atteignent pas.

Il est donc dans l’intérêt de votre fournisseur d’énergie de vous inciter à effectuer des travaux de rénovation énergétique pour obtenir des CEE.

• Subvention fonds chaleur de l’ADEME 

Cette prime concerne uniquement les panneaux couplés à une Pompe à Chaleur solaire (PAC solarothermique) dont la production est dédiée à l’eau chaude sanitaire.

Pour une installation solaire dont la surface est comprise entre 25 et 250 m², le montant de la subvention est de 38 € par mégawattheure produit (calculé sur 20 ans).

• Éco-prêt à taux zéro (Éco-PTZ) :

Ce prêt permet de financer les travaux de rénovation énergétique, y compris l’installation de panneaux solaires thermiques, sans payer d’intérêts.

Le montant maximum du prêt varie entre 15 000 et 50 0000€ et peut s’étaler sur 15 ou 20 ans.

Seuls les panneaux solaires hybrides, thermiques, et aérovoltaïques sont éligibles (pas les panneaux photovoltaïques).

Pour être éligible, il n’y a pas de conditions de revenus.

Les panneaux doivent être installés sur le toit sur votre résidence principale (elle doit être construite depuis plus de 2 ans) par un installateur certifié RGE.

• Aides régionales et locales :

De nombreuses régions et municipalités proposent également des subventions ou des aides financières pour l’installation de systèmes solaires.

Ces aides varient selon les territoires, et nous vous conseillons de consulter les sites des collectivités locales pour obtenir des informations spécifiques sur votre région.

• TVA à taux réduit :

Les installations de panneaux solaires thermiques bénéficient d’une TVA réduite de 5,5 % (contre 20% normalement), ce qui contribue à diminuer le coût global de l’installation.

La TVA réduite concerne les installations d’une puissance strictement supérieure à 3 kW et concerne tous les éléments de votre installation,  y compris le ballon, le vase d’expansion, les tuyaux, la pompe, l’échangeur, la résistance et l’isolant.

Elle ne concerne pas la pose de panneaux sur une maison neuve (ou de moins de 2 ans) : pour ces installations, la TVA reste au taux normal de 20%.

Installation des panneaux solaires thermiques

Avant l’installation, un professionnel vous aide à déterminer la meilleure localisation des panneaux, en tenant compte de l’orientation, de l’inclinaison et de l’ombre.

En fonction de vos besoins énergétiques et de l’espace disponible, il vous aide à choisir les panneaux, le type de système de stockage et l’agencement optimal.

Les panneaux sont ensuite fixés au toit ou à une structure au sol, en veillant à ce qu’ils soient bien orientés pour maximiser l’ensoleillement.

Les tubes de circulation sont installés et connectent les panneaux à l’échangeur de chaleur et au réservoir d’eau chaude.

Une fois l’installation terminée, un contrôle final est effectué pour s’assurer que le système fonctionne correctement.

Cela inclut la vérification des connexions, des fuites et des performances générales.

Les certification et normes des panneaux thermiques

En France, plusieurs certifications encadrent les panneaux solaires thermiques, telles que :

• Marque NF : Elle garantit que le produit respecte les normes de qualité et de sécurité et garantit la qualité et la performance à long terme de vos panneaux ;
• ISO 9001 : la norme ISO garantir que vos panneaux correspondent aux normes mondiales de qualité, voire les dépassent.
• Solar Keymark : elle évalue la performance des panneaux en Europe et certifie des panneaux thermiques de haute qualité.
• Label Qualisol : c’est la certification des professionnels du solaire thermique. Elle certifie que les artisans qui détiennent ce label répondent à des exigences de qualité et de compétences prouvées dans leur domaine.

Pour pouvoir bénéficier des aides et des primes à l’installation, vous devez nécessairement faire appel à un installateur certifié Qualisol : pensez à le vérifier !

Choisir un installateur qualifié

Pour garantir une installation de qualité, il est essentiel de choisir un installateur qualifié. Voici nos conseils pour vous aider :

• Assurez-vous que l’installateur possède des certifications comme la marque RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) en France et la certification Qualisol, indispensable pour bénéficier des primes de l’Etat.
• Vérifiez l’expérience de l’installateur dans le domaine des panneaux solaires thermiques.
• Choisissez un installateur qui propose un service après-vente et une garantie sur l’installation pour assurer la maintenance indispensable du système.

Conclusion : dans quel cas faut-il installer des panneaux solaires thermiques ?

Les panneaux solaires thermiques peuvent être une bonne solution pour les foyers qui cherchent à améliorer leur rendement énergétique et réduire leur consommation d’énergie pour le chauffage de l’eau.

Pour vous décider, certains critères comme l’espace disponible, le climat local et votre budget sont essentiels.

Pour un projet simple de production d’eau chaude, les panneaux thermiques peuvent être une option rentable, tandis que pour des besoins plus diversifiés ou pour optimiser la production d’électricité en parallèle, d’autres technologies, comme les panneaux hybrides, pourraient être plus adaptées.

Yann de Dualsun

Rédacteur expert

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