Peut-on chauffer sa maison avec des panneaux solaires photovoltaïques ?
Comment fonctionne un chauffage photovoltaïque ?
Le chauffage photovoltaïque fonctionne selon le principe suivant : l'énergie gratuite et inépuisable des rayons du soleil est transformée en électricité grâce aux panneaux solaires photovoltaïques. Cette électricité est ensuite utilisée pour alimenter les appareils de chauffage.
Les panneaux photovoltaïques sont composés de cellules portant le même nom, capables de transformer la lumière du soleil en électricité. Élément essentiel des panneaux solaires, les cellules photovoltaïques sont fragiles. C'est pourquoi elles doivent être enveloppées dans une couche de verre, résistant aux chocs et aux intempéries.
Pour fabriquer les cellules photovoltaïques, on utilise des matériaux semi-conducteurs et photosensibles, comme par exemple le silicium cristallin, très abondant, facile à extraire et à recycler. Au contact de la lumière du soleil, les électrons de ces matériaux commencent à s'agiter et créent un courant électrique. Ce courant est ensuite recueilli dans un circuit conducteur qui relie toutes les cellules d'un panneau.
Le courant électrique produit par les cellules photovoltaïques est un courant continu, or la plupart des appareils domestiques, y compris les appareils de chauffage, utilisent le courant alternatif. Pour transformer un courant continu en courant alternatif, il vous faut un dispositif appelé onduleur, convertisseur ou régulateur solaire. L'onduleur solaire joue un rôle important en permettant d'alimenter le réseau et les appareils électriques, mais il est également équipé d'une ou plusieurs batteries pour stocker l'énergie et l'utiliser plus tard, ce qui est très utile en hiver. Il assure également une certaine sécurité, car il peut s'arrêter automatiquement en cas d'une surcharge ou d'un court-circuit.
Pour transformer l'énergie produite par ce système en chaleur, il faut aussi le connecter aux émetteurs. Cela peut être des radiateurs électriques, un plancher chauffant, mais aussi une pompe à chaleur air-air ou air-eau. Vous pouvez aussi l'utiliser pour alimenter d'autres appareils gourmands en électricité, par exemple, une chaudière pour piscine ou un ballon d'eau chaude, un réfrigérateur ou une machine à laver.
Un chauffage solaire photovoltaïque ou un chauffage solaire thermique ?
Les panneaux photovoltaïques ne sont pas le seul moyen d'utiliser l'énergie solaire pour les besoins de chauffage. Les panneaux solaires thermiques en sont un autre moyen. Mais s'ils sont visuellement similaires aux panneaux photovoltaïques et s'installent également sur le toit ou au sol, leur fonctionnement est en réalité bien différent. Ils sont équipés de capteurs thermiques qui absorbent le rayonnement solaire afin de chauffer un fluide caloporteur qui circulera ensuite dans un circuit de chauffage central avec les radiateurs à eau ou un plancher chauffant basse température ou servira à produire de l'eau chaude sanitaire, en restituant sa chaleur à un ballon d'eau chaude à l'aide d'un échangeur thermique.
Une installation solaire thermique qui se substitue à la chaudière est appelée SSC (système solaire combiné). Mais attention, il ne faut pas le confondre avec le CESI (chauffe-eau solaire individuel). Les capteurs thermiques de ce dispositif ne servent qu'à chauffer un ballon de stockage d'eau chaude sanitaire et ne peuvent pas alimenter un circuit de chauffage central.
Il existe aussi des panneaux solaires hybrides qui combinent les deux technologies mentionnées ci-dessus. Ils sont dotés de cellules photovoltaïques pour produire de l'électricité et de capteurs thermiques servant à produire de l'eau chaude.
Quels sont les avantages et inconvénients du chauffage électro-solaire ?
Les avantages de se chauffer au solaire sont nombreux. Premièrement, il s'agit d'une énergie la plus écologique qui soit, car le soleil est une ressource naturelle, inépuisable, gratuite et, bien sûr, propre. Le chauffage photovoltaïque ne nécessite aucun transport et ne génère aucun rejet de gaz à effet de serre. Il ne produit pas non plus d'autres polluants à cause de la combustion comme c'est le cas avec d'autres énergies. Évidemment, on ne prend pas en compte les polluants générés lors de la fabrication des panneaux solaires, mais il faut se dire que le recyclage de ces panneaux est aujourd'hui très bien maîtrisé : un panneau solaire se recycle à hauteur de 95% ! Bref, il n'y a rien d'étonnant qu'à l'heure où l'Etat ambitionne de réduire drastiquement les émissions de CO2 de nos logements et, plus globalement, leur impact environnemental, cette solution séduit de plus en plus.
Et les avantages liés à l'écologie ne sont pas les seuls ! Le chauffage solaire est aussi efficace et permet de réaliser d'importantes économies d'énergie. Selon l'ADEME, en fonction des régions, il peut couvrir de 40% à 60% de besoins en chauffage d'un logement et de 50% à 80% de besoins en eau chaude sanitaire. Lors de la saison estivale, il peut même couvrir jusqu'à 100% des besoins en production de chaleur (et de climatisation) de votre foyer. Et en cas de surproduction, vous pouvez même revendre votre électricité à EDF qui la réinjectera dans le réseau. C'est un grand pas vers une autonomie énergétique de votre maison !
En plus, le chauffage photovoltaïque offre un grand niveau de confort, il est silencieux et ne constitue pas une gêne potentielle pour le voisinage (contrairement aux pompes à chaleur ou aux éoliennes).
Toutefois, l'énergie solaire reste une énergie intermittente, dont le rendement dépend très fortement du niveau d'ensoleillement. Un système de chauffage d'appoint plus au moins performant (comme par exemple une pompe à chaleur) est donc à prévoir, ainsi qu'un programmateur connecté pour optimiser le fonctionnement de votre chauffage, adapter la température de chauffe et éviter de gaspiller l'énergie.
Parmi les inconvénients de ce système de chauffage, on doit aussi mentionner le coût de son installation, même si le retour sur investissement de départ est assez rapide et de nombreuses aides financières sont disponibles.
Le chauffage photovoltaïque reposant sur une technologie relativement nouvelle et complexe, il nécessite également une maintenance sérieuse afin de prolonger sa durée de vie (jusqu'à 40 ans) et maximiser sa rentabilité.
Installation d'un système de chauffage photovoltaïque
L'installation d'un chauffage photovoltaïque ne s'improvise pas. En effet, trop de critères doivent être pris en compte pour optimiser le fonctionnement du système ! Faire appel à un professionnel qualifié est donc impératif. Il est le seul à pouvoir suivre toutes les étapes clés de l'installation, en commençant par l'évaluation des besoins jusqu'au choix des panneaux, le dimensionnement du système de stockage, etc.
Vous le savez déjà probablement, un rendement optimal est possible avec une orientation sud, une inclinaison de toiture de 30°, dans une région ensoleillée et sans aucune zone d'ombre sur les panneaux (notamment à cause des branches d'arbres ou des bâtiments voisins). Mais ces conditions idéales sont rarement réunies. Alors, pour maximiser l'efficacité de vos cellules photovoltaïques, il faut tout d'abord bien comprendre les caractéristiques de votre logement. Cela passe par la connaissance de votre région (Nord ou Sud, plutôt ensoleillée ou pluvieuse), l'analyse de l'orientation et de l'inclinaison et de la superficie du toit de votre maison, de la solidité de votre charpente. D'ailleurs, si vous habitez dans une maison ancienne, un renforcement de cette dernière peut s'avérer nécessaire, pour qu'elle puisse supporter la charge des panneaux solaires.
Une étude de vos besoins énergétiques et de vos habitudes de consommation s'impose également. En outre, vous devez déterminer si vous souhaitez tout miser sur l'autoconsommation ou bien si vous voulez aussi revendre de l'énergie. Le choix de la technologie et le dimensionnement des panneaux solaires en dépendent.
Si vous souhaitez être en totale autoconsommation, il vous faut également investir dans une batterie pour stocker le surplus. Cette batterie doit être choisie avec soin : si le stockage est surdimensionné par rapport à la surface de vos panneaux et leur capacité de production, cela pourrait les abîmer.
Chaudière bois, pompe à chaleur ? Quelle solution d'appoint pour un chauffage solaire ?
Comme nous l'avons déjà mentionné, un système photovoltaïque est souvent insuffisant pour couvrir l'intégralité de vos besoins en chauffage. L'installation d'un système de chauffage d'appoint s'avère donc nécessaire.
Vous pouvez opter pour un chauffage d'appoint électrique (radiateur soufflant, radiateur à bain d'huile) alimenté par le réseau. Ce genre d'équipement est généralement apprécié pour sa petite taille, sa facilité d'installation et d'entretien et le prix d'achat relativement peu élevé. Son inconvénient principal est qu'il peut rapidement faire grimper votre facture d'électricité. Il n'est pas forcément non plus très écologique.
Vous pouvez aussi opter pour un chauffage d'appoint au bois, comme un poêle à bûches ou une chaudière à granulés. L'investissement de départ peut, certes, s'avérer un peu élevé, mais cela est compensé par le fait que le combustible reste bon marché. En plus, le bois est une source d'énergie assez écologique et locale. Le chauffage au bois est aussi adapté pour les grandes maisons qui ont besoin d'une solution d'appoint plutôt conséquente.
Enfin, il est aussi possible de compléter votre chauffage solaire par une pompe à chaleur air-air ou air-eau, reliée à des radiateurs du chauffage central ou un plancher chauffant. Cette solution de chauffage est efficace et écologique, mais demande un investissement important.
Quel entretien pour le chauffage avec des panneaux photovoltaïques ?
Le chauffage photovoltaïque est robuste et durable, avec une bonne durée de vie (jusqu'à 40 ans). Contrairement au chauffage solaire thermique, il ne risque pas vraiment la surchauffe lors des périodes de fortes chaleurs, même si le rendement des cellules photovoltaïques peut diminuer sous l'effet de la canicule.
Néanmoins, effectuer un entretien régulier est nécessaire afin de garantir la performance de l'équipement et assurer sa longévité. Cet entretien est simple : il vous suffit de laver vos panneaux avec une brosse souple montée sur un manche télescopique afin d'enlever les poussières, les pollens et autres saletés collées sur la vitre. Un passage au jet doux peut aussi être envisagé. Évidemment, lors de l'opération, il ne faut pas marcher sur les panneaux afin d'éviter de les endommager.
Il est également nécessaire d'effectuer régulièrement la maintenance de votre équipement et de contrôler chacun de ses éléments, y compris l'onduleur et la batterie dans le but de prévenir d'éventuels dysfonctionnements. Il vaut mieux confier cette tâche à votre installateur de panneaux solaires ou une autre entreprise spécialisée.
Comment réaliser des économies avec un chauffage photovoltaïque ?
Prix et aides de l'Etat pour un chauffage photovoltaïque en France
Le chauffage solaire demande un investissement de départ important. Pour chiffrer son coût exact, il faut prendre en compte plusieurs critères, comme notamment le type de panneaux photovoltaïques choisis, le nombre de panneaux dont vous avez besoin, la complexité du chantier, la configuration de votre installation. En moyenne, il faut compter entre 9 000€ et 12 000€, toutefois certaines options peuvent rapidement faire grimper le prix. C'est le cas notamment des panneaux très performants, en silicium monocristallin par exemple, ou d'un micro-onduleur, plus cher qu'un onduleur standard. Notez aussi que les panneaux posés au sol sont plus simples et donc moins chers à installer, mais ils ne permettent pas de bénéficier de la prime à l'autoconsommation ni de la revente de l'électricité à EDF.
L'installation des panneaux photovoltaïques coûte cher, mais il faut quand même avouer que les prix ont bien baissé au cours des dernières années. Les particuliers peuvent aussi réduire le montant de l'investissement grâce aux aides de l'Etat, destinés à favoriser les travaux de rénovation énergétique. Il s'agit notamment de la prime à l'autoconsommation, de la TVA à taux réduit et des diverses aides locales.
Retour sur investissement et économies réalisées
Les panneaux photovoltaïques vous offrent un avantage formidable : pouvoir produire votre électricité vous-même et l'utiliser pour vous chauffer gratuitement. Ainsi, même si l'investissement de départ est important, il peut très vite s'avérer rentable.
La rentabilité dépend, bien entendu, de différents facteurs, comme les coûts d'investissement de départ et d'exploitation, le rendement de vos panneaux solaires (et donc de leur puissance, du taux d'ensoleillement de votre région, etc) ou le type de votre installation (autoconsommation totale ou autoconsommation + revente), mais aussi du taux d'augmentation des prix de l'énergie.
En règle générale, on estime que pour récupérer son investissement de départ dans le chauffage photovoltaïque, il faut entre 8 et 13 ans. Par exemple, si votre ménage a besoin de 4500 kWh de chauffage par an et si vous choisissez d'installer 20 panneaux solaires de 250 Wc, vous pourrez réaliser une économie de 1125 € par an (si le prix du kWh d’électricité est de 0,25 €). Si votre installation photovoltaïque vous a coûté 10 000 €, le délai de récupération de l’investissement sera d'environ 9 ans.
Ce qu'il faut retenir
- Les panneaux photovoltaïques permettent de transformer l'énergie solaire en électricité, et celle-ci peut être utilisée pour alimenter vos appareils de chauffage.
- L'énergie solaire est une énergie inépuisable, gratuite et propre.
- Avec un bon entretien, la durée de vie des panneaux solaires photovoltaïques peut atteindre 40 ans, tandis que pour récupérer son investissement de départ dans le chauffage photovoltaïque, il faut entre 8 et 13 ans.
Le chauffage photovoltaïque a de nombreux avantages, il est écologique, efficace et offre un bon niveau de confort. Mais surtout, il répond aux besoins en énergie renouvelable et non polluante. Si vous souhaitez réduire vos dépenses énergétiques et votre impact environnemental, c'est vraiment une solution à considérer. N'hésitez pas à partager cet article pour sensibiliser davantage de personnes aux bénéfices du chauffage photovoltaïque !
