Qu’est-ce qu’un capteur solaire à tubes sous vide ?
Un capteur solaire à tubes sous vide permet de capter l’énergie solaire et de l’utiliser dans une habitation. Pour cela, ce type de capteur se compose de différents tubes sous vide généralement composés de verre. Ces tubes présentent une surface absorbante de chaleur permettant d’optimiser la captation de la chaleur du soleil.
La particularité de ce type de capteur solaire est l’absence d’air à l’intérieur des tubes. Cette mise sous vide a pour avantage d’améliorer l’isolation de ce dispositif. En l’absence de particules d’air, il ne peut y avoir de déperditions de chaleur par convection ou par conduction.
Le capteur solaire sous vide présente ainsi un intérêt majeur pour capter efficacement la chaleur provenant du soleil, y compris par basses températures ou par temps nuageux. En effet, l’excellente isolation de ces capteurs solaires permet d’exploiter une source de chaleur peu élevée, ce qui augmente considérablement sa performance énergétique.
Comment fonctionne un capteur solaire à tubes sous vide ?
Un capteur solaire à tubes sous vide permet de convertir l’énergie solaire en chaleur. Pour cela, cette installation va :
- capter la lumière du soleil, grâce aux capteurs composés de tubes sous vide, c’est-à-dire de tubes comprenant deux couches de verre hermétiquement scellées et présentant un espace vide entre elles afin de créer une parfaite isolation entre l’intérieur et l’extérieur du tube ;
- absorber la chaleur du soleil grâce à un absorbeur métallique présent au niveau des capteurs et recouvert d’un revêtement conçu pour optimiser l’absorption de la lumière du soleil ;
- convertir l’énergie solaire en chaleur transportable au sein d’une habitation ou d’un bâtiment, grâce à la présence d’un fluide caloporteur circulant au sein des différents tubes sous vide et permettant de véhiculer la chaleur captée par l’absorbeur ;
- acheminer le fluide caloporteur chaud vers un échangeur de chaleur afin de chauffer de l’eau chaude sanitaire (ECS) par exemple ou d’alimenter un système de chauffage central.
Un capteur solaire à tubes sous vide fonctionne donc comme tout autre capteur solaire, à la différence près que ce dernier présente une isolation renforcée de par la mise sous vide de ses tubes.
Ce type d’installation est donc privilégiée dans les localisations avec un faible taux d’ensoleillement et des températures moins élevées.
Quels sont ses avantages ?
Les capteurs solaires à tubes sous vide sont de plus en plus privilégiés et ceci pour plusieurs raisons. En effet, ces derniers présentent plusieurs avantages, tels que :
- une performance énergétique élevée, avec une réduction des déperditions thermiques par conduction et par convection, grâce à un espace sous vide entre la paroi externe et la paroi interne des tubes composant le capteur solaire ;
- une performance qui reste élevée par temps nuageux et à basse température grâce à la présence d’un absorbeur recouvert d’un revêtement permettant d’optimiser la captation de l’énergie solaire et à la réduction des déperditions de chaleur par une isolation sous vide ;
- une conception permettant une durée de vie de l’installation élevée, avec la présence de composants durables tels que le verre, l’acier inoxydable ou bien encore l’aluminium ;
- une installation facilement adaptable concernant le nombre de capteurs solaires et leur orientation, afin de pouvoir équiper tout type de toiture et tendre vers une autonomie énergétique des bâtiments et habitations ;
- une utilisation polyvalente avec diverses applications, telles que la production d’eau chaude sanitaire (ECS) ou bien encore la production d’électricité avec des installations équipées de turbines permettant de générer un courant électrique ;
- une compatibilité avec d’autres systèmes de chauffage — tels qu’une chaudière — afin de proposer une solution de chauffage à énergie renouvelable venant en complément d’un système de chauffage conventionnel et ainsi réaliser des économies d’énergie significatives sur sa facture de chauffage ;
- un système de chauffage présentant un impact environnemental réduit et permettant d’améliorer la valeur verte ainsi que le diagnostic de performance énergétique (DPE) du logement.
La grande majorité des bénéfices ici présentés répond aujourd’hui aux attentes réelles des particuliers et des professionnels souhaitant bénéficier d’une source d’énergie durable et à moindre coût.
Quelles différences avec les autres capteurs solaires ?
Parmi la gamme de capteurs solaires, vous pouvez retrouver les capteurs solaires souples, les capteurs solaires à plan vitré et les capteurs solaires à tubes sous vide.
Voyons quelles sont les principales différences entre ces capteurs solaires pour faire un choix éclairé.
La conception
Les capteurs solaires souples
Les capteurs solaires souples — autrement connus sous l’appellation de capteurs non vitrés ou de capteurs moquettes — sont composés d’une surface souple dans laquelle circule un fluide caloporteur (ex. : de l’eau).
Cette surface souple est elle-même constituée d’un matériau synthétique noir qui chauffe rapidement au soleil. L’eau circulant à l’intérieur de ce matériau est chauffée par la même occasion.
Les capteurs solaires à plan vitré
Les capteurs solaires à plan vitré sont composés d’un panneau plat intégrant des tubes noirs en métal. Ce panneau est recouvert d’une plaque en verre. Un liquide caloporteur circule dans ces tubes et est chauffé par l’énergie solaire lorsque les capteurs solaires sont exposés au soleil.
Ce type d’installation comprend également un matériau isolant à l’arrière et sur les côtés du panneau pour réduire les déperditions thermiques.
Les capteurs solaires à tubes sous vide
Les capteurs solaires à tubes sous vide se composent de plusieurs tubes individuels présentant chacun deux parois, avec un espace sous vide entre ces parois.
Chacun de ces tubes contient un absorbeur recouvert d’un revêtement de couleur foncée permettant de capter au mieux l’énergie solaire.
La performance énergétique
Les capteurs solaires souples
Les capteurs solaires souples présentent une faible performance énergétique. Ceci s’explique par l’absence d’isolation et d’optimisation de l’absorption de la chaleur du soleil.
Ces derniers permettent en moyenne de chauffer une eau jusqu’à 30 °C.
Les capteurs solaires à plan vitré
Les capteurs solaires à plan vitré présentent une efficacité énergétique satisfaisante.
Cependant, ils affichent un rendement moins élevé que les capteurs à tubes sous vide, dû à une isolation moins performante. Ils peuvent chauffer en moyenne une eau entre 50 et 80 °C.
Les capteurs solaires à tubes sous vide
Les capteurs solaires à tubes sous vide présentent une performance énergétique élevée. Cette performance énergétique élevée s’explique aisément par l’excellente isolation des tubes composants les capteurs solaires.
Cette excellente isolation permet ainsi de réduire considérablement les déperditions de chaleur, ce qui contribue à augmenter le rendement. De ce fait, ce type de capteurs peut produire une eau atteignant une température moyenne comprise entre 60 et 85 °C.
Les utilisations possibles
Les capteurs solaires souples
Ce type de capteur ne permet pas d’alimenter un ballon d’eau chaude, et encore moins une chaudière. Seuls les pays chauds peuvent espérer atteindre une certaine autonomie énergétique avec ce type de capteur.
Dans les climats tempérés, les capteurs solaires souples sont principalement utilisés pour chauffer l’eau d’une piscine.
Les capteurs solaires à plan vitré
Les capteurs solaires à plan vitré sont majoritairement utilisés pour produire de l’eau sanitaire et chauffer une habitation.
À noter que ces derniers présentent une efficacité limitée par temps nuageux ou lorsque les températures sont peu élevées, contrairement aux capteurs solaires à tubes sous vide.
Les capteurs solaires à tubes sous vide
Les capteurs solaires à tubes sous vide peuvent également produire de l’eau chaude sanitaire ou bien alimenter une chaudière pour le chauffage d’un logement ou d’un bâtiment.
Leur principale différence avec des capteurs solaires à plan vitré est que leur performance reste élevée par temps nuageux ou lorsque les températures sont peu élevées.
Les travaux et les coûts d’installation
Les capteurs solaires souples
Les capteurs solaires flexibles et non vitrés sont peu cher à l’achat et simples à installer. Ils peuvent être posés directement au sol et raccordés au système de filtration d’une piscine par exemple.
Ce type d’installation est donc à privilégier pour réduire les dépenses énergétiques en été d’un équipement nécessitant une eau chaude, tel qu’une piscine ou un spa extérieur.
Les capteurs solaires à plan vitré
Du fait de leur conception moins complexe, les capteurs solaires à plan vitré sont proposés à des prix plus abordables que les capteurs à tubes sous vide.
Cependant, ces derniers présentent une efficacité énergétique limitée si le bâtiment équipé se situe dans une localisation peu ensoleillée.
Les capteurs solaires à tubes sous vide
Ce type de capteur est généralement proposé à un prix moyen plus élevé à l’achat et à l’installation que les capteurs solaires à plan vitré par exemple. Cette différence de prix se justifie par une conception plus complexe et par l’intégration de matériaux plus onéreux.
Il s’agit néanmoins d’un investissement rentable, car les économies d’énergie sont généralement plus importantes sur ce type de capteur solaire que sur une installation moins onéreuse.
Pour résumer, les capteurs solaires à tubes sous vide présentent une efficacité énergétique plus élevée, mais sont également plus onéreux à l’achat. Les capteurs solaires à plan vitré sont quant à eux proposés à un prix moins élevé, mais présentent une performance énergétique limitée dans les régions les moins ensoleillées.
Quels sont les retours d’expérience ?
Au-delà des informations théoriques, rien ne vaut les retours d’expérience pour se faire une idée plus précise des réels avantages des capteurs solaires à tubes sous vide.
En consultant différents sites de commercialisation et d’installation de ce système, les principaux avis recensés exposent les avantages suivants :
- une réelle efficacité pour chauffer de l’eau chaude sanitaire ou pour chauffer un logement en toutes saisons, y compris en hiver lorsque le taux d’ensoleillement est réduit ;
- une installation possible sur des toitures à faible pente ;
- une autonomie énergétique accessible, notamment en ce qui concerne le fonctionnement d’un chauffe-eau solaire individuel (CESI).
Bien évidemment, ces avantages dépendent du dimensionnement de l’installation ainsi que de la qualité des capteurs solaires.
Le point faible majoritairement recensé au sein des avis clients est une installation complexe pour des non-initiés à l’énergie solaire.
En effet, les capteurs solaires doivent être parfaitement orientés et inclinés pour obtenir le meilleur rendement. De même, il peut être nécessaire de prévoir un système de refroidissement en cas de surchauffe. Pour toutes ces raisons, il est vivement conseillé de faire appel à un installateur professionnel, que ce soit pour l’installation ou pour la maintenance.
Concernant les études réalisées à propos de ce type de capteur, voici quelques chiffres clés recueillis par l’ADEME :
- une durée de vie moyenne des capteurs solaires de 20 ans à 30 ans ;
- un rendement élevé, avec plus de 75 % de l’énergie solaire captée qui est réutilisée pour alimenter un chauffe-eau solaire ou le système de chauffage central d’une habitation ;
- des dépenses énergétiques pour l’eau chaude divisées par 2, voir par 3 selon le type d’installation ;
- une eau sanitaire chauffée en moyenne entre 60 et 85 °C.
À l’heure actuelle, les capteurs solaires à plan vitré représentent le type de capteur le plus présent dans nos habitations.
Cependant, la tendance actuelle va en faveur de l’installation des capteurs à tubes sous vide. En effet, ces derniers sont aujourd’hui plus accessibles d’un point de vue financier et plus simples à installer. Leur efficacité en toutes saisons permet également de bénéficier pleinement de l’énergie solaire. De ce fait, ces capteurs permettent de tendre vers une autonomie énergétique qui s’impose progressivement à nous.
Comment installer et entretenir des capteurs solaires à tubes sous vide ?
Un capteur solaire à tubes sous vide présente une performance énergétique élevée.
En application concrète, cette performance énergétique dépend grandement de la qualité de l’installation et du niveau de maintenance des capteurs. Afin que vous puissiez bénéficier pleinement du rendement de votre installation solaire, voici les principales étapes d’installation à respecter :
- une pose possible au sol, en façade ou sur toiture avec une évaluation préalable et approfondie du site, afin de déterminer le meilleur emplacement possible et sécurisé ;
- le choix du support de fixation adapté en respectant les recommandations du fabricant et en veillant à la possibilité de choisir l’angle d’inclinaison des capteurs pour maximiser leur exposition au soleil ;
- l’installation d’un système de stockage — tel qu’un ballon d’eau chaude — permettant de recueillir l’eau chaude sanitaire produite par les capteurs
- solaires ;
- la pose des capteurs solaires sur leur support avec une inclinaison idéalement comprise entre 45 et 50° et une orientation sud, en sachant qu’il est possible d’installer des capteurs solaires avec une inclinaison comprise entre 25 et 30° ;
- le raccordement des capteurs solaires au système de stockage d’eau chaude par le biais de connexions étanches et isolées pour limiter les déperditions thermiques ;
- la mise en service de l’installation avec diverses vérifications concernant la pression du fluide caloporteur, l’absence de fuites ou bien encore le calibrage des dispositifs de contrôle.
Bon à savoir : il existe différentes aides financières proposées pour l’installation d’un système de chauffe-eau solaire composé de capteurs solaires à tubes sous vide. Les principales aides proposées par l’État sont MaPrimeRénov’ et l’éco-PTZ. Pour savoir si vous êtes éligible à ces aides, vous pouvez contacter dès à présent un conseiller France Rénov’.
Les principaux gestes à respecter pour l’entretien sont :
- une inspection visuelle régulière, afin de vérifier qu’aucun capteur solaire ne présente de signes de détérioration ou de corrosion ;
- le nettoyage des capteurs solaires si besoin, en sachant que la majorité des capteurs solaires vitrés sont autonettoyants ;
- une vérification de l’état du fluide caloporteur et de sa pression au sein des capteurs solaires.
À noter qu’il n’existe aucune obligation à faire entretenir des capteurs solaires par un professionnel. Cependant, il est vivement conseillé de faire entretenir son installation par un professionnel afin d’éviter toute usure prématurée des composants. Pour cela, l’ADEME conseille une vérification annuelle des capteurs solaires par un professionnel RGE.
Ainsi, le capteur solaire à tubes sous vide tend à gagner des parts de marché ces dernières années. Les concepteurs de ce type de capteur proposent aujourd’hui des installations plus simples à installer et à entretenir par rapport aux premiers capteurs commercialisés.
En outre, la mise sous vide permet d’apporter une isolation performante afin de réduire les déperditions thermiques. De ce fait, ce type de capteur permet de tendre vers une réelle autonomie énergétique en ce qui concerne nos besoins en eau chaude.
Les différentes aides financières facilitent également la réalisation de ce projet, pour une habitation valorisée et plus autonome en eau chaude.
