Solaire - Capteurs photovoltaïques / thermiques

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Le capteur solaire appelé aussi panneau solaire est un appareil prévu pour absorber des rayons du soleil pour les transformer en énergie solaire. Pour faciliter sa pose et la capture du flux solaire, le capteur solaire se présente le plus souvent sous la forme d'un panneau plat, d'une surface moyenne de 1 m².

On distingue deux types de capteurs solaires :

- Le capteur solaire thermique qui absorbe le rayonnement solaire puis le convertit en énergie thermique transmise grâce à un fluide caloporteur. Ce fluide peut être de l’air qui circule et s’échauffe au contact de tubes absorbeurs ou de l’eau qui passe et se chauffe dans des tubes.

- Le capteur solaire photovoltaïque qui absorbe l’énergie solaire afin de la transformer en énergie électrique.

Le fonctionnement du capteur solaire va différer selon qu’il s’agit d’un capteur solaire thermique ou d’un capteur solaire photovoltaïque.

- Le capteur solaire thermique est composé « d’absorbeurs» autrement dit de tubes placés entre une plaque de verre et une couche d'isolant. La plaque de verre va permettre d’augmenter la température dans le coffre par effet de serre. L'isolant va limiter les déperditions de chaleur à l’extérieur de ce «coffre».

- Les tubes-absorbeurs, en cuivre sont chauffés au contact des rayons du soleil. A l'intérieur circule le liquide caloporteur (eau) qui se charge en chaleur laquelle est ensuite transmise au chauffe-eau ou circuit de chauffage. La température obtenue à l’intérieur des tubes va de 30 à 70°C.

Il existe désormais une nouvelle génération de capteurs dénommés "capteurs solaires sous vide", plus chers à l’achat mais plus performants. Attention car ils sont aussi plus fragiles à manipuler. Les tubes en verres qui fonctionnent indépendamment, sans coffrage, ont été vidés de toute présence d’air afin d’obtenir une meilleure isolation et de limiter les pertes de chaleur à l’intérieur du tube. La puissance du dispositif est fonction du nombre de tubes et de leur taille.

- Le capteur solaire photovoltaïque est composé de cellules de silicium dont la particularité est de produire du courant électrique lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Un onduleur va ensuite transformer le courant continu produit par le capteur en courant alternatif compatible avec le réseau électrique du logement.

Installation : où et comment ?

- Au sol : Cela requiert un emplacement disponible comme une terrasse ou une partie du jardin. La distance entre les capteurs et le ballon multiplie les risques de déperdition de chaleur.

- En façade/en pignon : Cette solution peu esthétique, est choisie par défaut lorsque le toit ne peut accueillir de panneaux.

- Sur le toit : C’est la solution recommandée et utilisée dans la majorité des cas car elle permet d’installer des capteurs sur une grande superficie, de profiter de l’inclinaison naturelle de la toiture, de préserver l’espace habitable (d’une terrasse ou d’un jardin notamment) et d’être discret.

La meilleure orientation est celle plein sud, dans l’idéal ou à défaut sud/est ou sud/ouest. Il faut veiller à préserver une inclinaison des panneaux de 45° à 50° par rapport au sol pour obtenir une bonne réception du rayonnement solaire. Les capteurs solaires peuvent aussi être intégrés au toit et servir de toiture. Très esthétiques, ils sont relativement chers mais entrent dans la garantie décennale d’un bâtiment.

Avantages des capteurs photovoltaïques / thermiques

- La lumière du soleil étant disponible partout, elle est exploitable quelle que soit la région.
- L’énergie solaire recueillie par les capteurs solaires thermiques est une énergie propre et renouvelable. Installer cet équipement c’est participer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En effet, si un foyer de 4 personnes utilise des capteurs solaires thermiques couplés d'un chauffe-eau solaire, cela évite l’émission d’une tonne de CO2 par an dans l’atmosphère.
- L'énergie solaire thermique permet d'assurer une partie des besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage.
- L'installation des panneaux solaires thermiques permet de réaliser des économies conséquentes sur la durée.
- Les capteurs solaires thermiques s’adaptent à tous les types de toitures et s’intègrent parfaitement sur des tuiles ou des ardoises en préservant l'esthétique.
- Les frais de maintenance et de fonctionnement d'une installation thermique sont relativement faibles.

Inconvénients des capteurs photovoltaïques / thermiques

- Les capteurs solaires contiennent des déchets toxiques : cuivre et chrome.
- Il faut pouvoir stocker la chaleur dans des ballons ou des dalles chauffantes.
- La production d'énergie solaire n'est possible que lorsqu'il y a du soleil.
- Le coût d'investissement d'une installation solaire thermique est relativement élevé.
- L'énergie solaire est une énergie intermittente. Il faut donc un système de chauffage d'appoint.