Chauffage solaire

Chauffage solaire

Le chauffage solaire fonctionne sur l’exploitation de l’énergie solaire thermique, celle-ci étant obtenue à partir du rayonnement solaire soit grâce à des centrales solaires thermodynamiques soit par le biais de chauffe-eau solaires à l’échelle individuelle.

Dans ce dernier cas, le principe consiste à récupérer l’énergie solaire grâce à des capteurs destinés à cet effet, puis la transmettre à un réservoir d’eau ainsi qu’à un dispositif de stockage de la chaleur. L’eau chaude ainsi obtenue servira aux besoins sanitaires et couvrira tout ou partie des besoins en chauffage.

Les appareils adaptés aux climats chauds sont généralement beaucoup plus simples, coûtent moins cher, et peuvent être considérés comme une technologie appropriée à ces zones.

Le marché mondial solaire thermique est dominé par la Chine, l’Europe, le Japon et l’Inde.

Comment ça fonctionne ?

 

Afin de chauffer l'eau à l’aide de l'énergie solaire, un capteur, souvent fixé à un toit ou à un mur faisant face au soleil, permet de chauffer le fluide caloporteur. Le capteur solaire peut être fait d'une simple boîte vitrée isolante, munie soit d’une feuille métallique absorbante avec un serpentin plaqué en sous face, soit d’un ensemble de tubes métalliques sous vide.

La chaleur est alors stockée dans un ballon d'eau chaude. Le volume de ce réservoir doit être plus grand avec les systèmes de chauffage solaire, afin de parer aux périodes de mauvais temps, mais aussi parce que la température optimale obtenue avec un capteur solaire est inférieure à celle obtenue d’un chauffage à combustion ou à immersion.

Le fluide caloporteur peut être l'eau chaude du réservoir, mais le plus souvent il s’agit d’un fluide contenant de l'antigel, circulant dans un circuit primaire, qui fournit de la chaleur au réservoir par le biais d’un échangeur de chaleur.

Systèmes passifs et actifs

Les installations solaires thermiques de type domestique peuvent être réparties en deux groupes: les systèmes passifs (parfois appelés compacts) et les systèmes actifs (dits aussi pompés, ou à circulation forcée). Les deux comprennent généralement une source d'énergie auxiliaire (élément de chauffage électrique, ou bien raccordement à un système de chauffage central au gaz ou au mazout) qui est activée lorsque l'eau dans le réservoir tombe en dessous d'une température minimale telle que 55°C. De la sorte, l'eau chaude est toujours disponible.

La combinaison d’un chauffe-eau solaire et d’une chaleur d'appoint provenant d'un poêle à bois, par exemple, peut permettre à un système d'eau chaude de fonctionner à longueur d'année dans des climats plus frais, sans requérir de supplément d'un système de chauffage alimenté par des combustibles fossiles ou par l'électricité.

Quand un chauffe-eau solaire et un système de chauffage central sont utilisés en conjonction, la chaleur solaire sera concentrée dans une cuve de préchauffage qui alimente le réservoir, sinon l'échangeur de chaleur solaire va remplacer la partie inférieure froide et l'élément supérieur restera en place pour fournir toute la chaleur que l'énergie solaire ne peut pas fournir.

Cependant, le besoin le plus important en chauffage central se fait sentir la nuit et en hiver, lorsque le gain solaire est plus faible. Par conséquent, le chauffage solaire de l'eau pour les besoins sanitaires est mieux adapté dans ce cas.

Sous de nombreux climats, un chauffe-eau solaire peut fournir jusqu'à 85% de l'énergie nécessaire à l'eau chaude domestique. Dans de nombreux pays nord-européens, des installations combinant l’eau chaude sanitaire et un système de chauffage (appelés combi-systèmes) sont utilisés pour fournir 15 à 25% d'énergie de chauffage domestique.

Quel investissement ?

Le calcul du coût à long terme et la période de récupération pour un système de chauffe-eau solaire (CES) destiné à fournir de l’eau chaude sanitaire dépendent d'un certain nombre de facteurs.

Parmi ces derniers, on peut citer :

  • le prix du CES (les systèmes plus complexes sont plus chers) et son efficacité
  • le coût d’installation
  • les subventions de l’État ou de la région
  • le prix de l’électricité par kWh
  • la consommation mensuelle d’électricité
  • le coût de maintenance annuelle etc.

L’amortissement de l’investissement initial dépendra largement de l’emplacement géographique ; à titre d’exemple, le recouvrement de ces coûts se fait au bout de 4 ans au Brésil, alors qu’il faut attendre 18 ans au Royaume-Uni pour récupérer son investissement de départ et profiter d’une énergie gratuite.

À côté de cela, l’utilisation de l’énergie solaire à proprement parler ne produit ni pollution ni gaz à effet de serre. La seule empreinte carbone dans ces systèmes ne peut provenir que de l’emploi de l’électricité ou d’autres combustibles fossiles qui peuvent y être associés.