Panneaux solaires thermiques : installation, prix, inconvénients et avantages

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Les panneaux solaires thermiques transforment le rayonnement solaire en chaleur pour chauffer de l’eau ou encore chauffer une habitation. Cette solution, à la fois écologique et économique, permet de réduire son budget d’énergie de façon significative. Alors comment fonctionne un panneau solaire thermique ? Combien coûte son installation ? Comment la financer et la rentabiliser ? Cet article présente toutes les informations à connaître sur les panneaux solaires thermiques.


🌞 Panneaux solaires thermiques : qu’est-ce que c’est ?

Quelle est l’utilité d’un panneau solaire thermique ?

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Les panneaux solaires thermiques permettent de créer de la chaleur à partir d’une source d’énergie renouvelable : le soleil.

Leurs deux usages principaux sont les suivants :

  • La production d’eau chaude sanitaire ;
  • Le chauffage d’un logement ou d’un local professionnel.

Il est également possible d’utiliser des panneaux solaires thermiques pour assurer la climatisation d’un espace grâce au principe de la compression thermique. L’installation de climatiseurs thermiques est principalement destinée aux locaux des entreprises tertiaires.

Ainsi, il existe deux types de panneaux solaires thermiques :

  • Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) : directement connecté au ballon d’eau chaude, il permet de produire l’eau chaude sanitaire. Généralement, l’installation est composée de 2 à 3 panneaux de 2,5 m2 chacun et d’un cumulus d’eau chaude de 200 à 400 litres en moyenne ;
  • Le système solaire combiné (SSC) : plus polyvalent, il permet de produire de l’eau chaude et de faire fonctionner le chauffage grâce à un système multi-circuit. Cependant, ce type de panneau solaire n’est rentable que dans un logement doté d’une isolation optimale et d’un ballon d’eau chaude de plus de 500 litres.

Panneau solaire thermique ou photovoltaïque : quelle est la différence ? Ces deux types d'installations de panneaux solaires ont un fonctionnement et un usage différents. Les panneaux solaires photovoltaïques captent la lumière solaire pour la transformer en électricité verte, alors que les panneaux solaires thermiques utilisent le rayonnement solaire pour produire de la chaleur. Le système photovoltaïque permet de créer de l'électricité verte pour soi et/ou pour la revendre via le système des obligations d'achat d'électricité renouvelable (par exemple avec EDF OA). En revanche, les panneaux solaires thermiques possèdent un usage plus restreint (chauffage de l’eau ou d’un logement). Les panneaux solaires photovoltaïques et thermiques sont également disponibles sous forme de kits solaires.

Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

fonctionnement

Le fonctionnement d’un panneau solaire se résume en quatre étapes :

  1. Le rayonnement du soleil est transformé en chaleur par les capteurs thermiques du panneau ;
  2. Le fluide caloporteur qui coule dans les panneaux solaires est alors réchauffé ;
  3. Le fluide est ensuite dirigé vers un ballon d’eau chaude ou vers un système relié à plusieurs circuits pour chauffer un logement ;
  4. Le fluide repart dans les panneaux solaires thermiques pour effectuer un nouveau cycle.

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Pour générer de la chaleur, le panneau solaire thermique capte l’énergie solaire grâce à l’enchaînement de trois phénomènes :

  • L’effet de corps noir : la couleur noire des panneaux solaires thermiques absorbe la chaleur solaire ;
  • L’effet de serre : la chaleur solaire est alors « piégée » par une vitre ;
  • L’effet isolant : la chaleur solaire est accumulée dans un panneau thermique.

Qu’est-ce qu’un panneau solaire hybride ? Doté d’un système permettant de capter la chaleur et la lumière du soleil, le panneau solaire hybride est une solution à mi-chemin entre le thermique et le photovoltaïque. Il permet de produire de l’eau chaude, comme le panneau thermique, et de l’électricité, comme le panneau photovoltaïque. Le panneau solaire hybride est donc idéal pour atteindre l’indépendance énergétique. Il faut savoir qu'il est plus onéreux que les panneaux solaires thermiques et photovoltaïques. Leur niveau de performance permet toutefois de rentabiliser l’investissement.

✅ Installation panneaux solaires thermiques : avantages et inconvénients

Comme toute installation de production d’énergie renouvelable, les panneaux solaires thermiques présentent des inconvénients et des avantages :

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  • Ils permettent de réaliser de réelles économies sur la facture d’énergie ;
  • Ils produisent une énergie écologique et permettent d’éviter l’utilisation des énergies fossiles. L'énergie solaire est d'ailleurs une solution d'avenir dans le cadre de la transition énergétique ;
  • Ils répondent aux exigences de la réglementation thermique : la RT 2012 impose l’utilisation d’au moins une source d’énergie renouvelable ou d’une solution alternative pour toutes les constructions neuves ;
  • Ils sont adaptés à toutes les régions, de la plus ensoleillée à la moins ensoleillée ;
  • Ils assurent la production d’eau chaude sanitaire totale ou partielle d'un foyer (selon la saison, les objectifs et le taux de rendement) ;
  • Avec un système solaire combiné (SSC), ils permettent d'assurer le chauffage d'une habitation à hauteur de 25 à 60% des besoins ou la climatisation d'un bâtiment tertiaire ;
  • Ils peuvent être associés à d’autres modes de chauffage pour créer une régulation adaptée et intelligente ;
  • Ils sont dépendants du taux d'ensoleillement ;
  • Ils résistent difficilement au gel et à la grêle ;
  • À l’inverse des panneaux solaires photovoltaïques, ils ne produisent pas d’électricité ;
  • Certaines installations sont particulièrement onéreuses : c’est le cas des capteurs tubulaires ;
  • L’installation de panneaux solaires thermiques peut sembler peu esthétique sur les toitures anciennes.

Entretien panneaux solaires thermiques : comment s’y prendre ? Afin d’optimiser la sécurité, la rentabilité et la durée de vie des panneaux thermiques, il est vivement recommandé de les faire contrôler une fois par an par un installateur de panneaux thermiques solaires ou un prestataire de service. En parallèle, le propriétaire peut nettoyer l’installation solaire à l’eau claire, vérifier que le liquide caloporteur ne fuit pas et surveiller la pression du fluide en se reportant au manomètre solaire.

💰 Quel est le prix de panneaux solaire thermiques ?

Installation de panneaux solaires thermiques : les prix

On estime que le prix d’une installation de panneaux solaires complète est compris entre 5 000 et 18 000 €. Cette fourchette concerne les installations réalisées par un professionnel certifié RGE Qualisol.

Plusieurs facteurs font varier cette somme : les dimensions du panneau solaire thermique, la surface totale, la composition du panneau, la capacité du ballon d’eau chaude, l’usage des panneaux, etc.

Le prix varie également selon le type de panneau solaire choisi, comme l’indique le tableau ci-dessous :

Panneaux solaires thermiques : les prix
Type de panneau solaire Prix moyen de l'installation complète
Chauffe-eau solaire individuel (CESI) Entre 900 et 1 700 € le m2 de capteur
Système solaire combiné (SSC) Entre 1 100 et 1 300 € le m2 de capteur

Quel est le prix d’un chauffe-eau solaire ?

prix

Le prix d’un chauffe-eau solaire dépend directement de deux critères :

  • Le type de technologie choisi : capteurs plans vitrés, non vitrés, tubulaires ou système monobloc ;
  • La taille du ballon d’eau chaude.

De façon générale, on estime qu’il faut compter de 3 800 à 5 500 € HT pour l’installation d’un chauffe-eau solaire composé de 2 à 3 panneaux thermiques et d’un ballon de 200 à 600 litres.

La capacité du ballon d’eau chaude et la surface des panneaux solaires doivent être déterminées par rapport au nombre de personnes vivant dans le foyer et aux besoins en eau de celles-ci.

En moyenne, cet investissement peut être rentabilisé en 12 ans environ1.

Selon In Sun We Trust, Service d'Installation de Panneaux Solaires

Les aides de l’État pour l’installation de panneaux solaires thermiques

Installer des panneaux solaires chez soi peut donc s’avérer onéreux.

Cependant, l’État encourage les initiatives éco-responsables de ce type en proposant plusieurs aides et subventions pour l’installation de panneaux solaires thermiques :

  • MaPrimRénov’ (ex-CITE) : cette prime, versée à la fin des travaux, est destinée aux ménages percevant des revenus modestes. Elle remplace l’ancien Crédit d’Impôt pour la Transition Énergétique ;
  • La TVA à taux réduit : l’installation de panneaux solaires thermiques est soumise à la TVA à 5,5% grâce à la loi sur la Transition Énergétique. Pour en bénéficier, les travaux doivent être réalisés dans une habitation construite depuis plus de 2 ans (hors agrandissements) ;
  • Le programme « Habiter Mieux » de l’ANAH : l’Agence Nationale de l’Habitat propose une aide financière pouvant s’élever jusqu’à 10 000 €. Elle est destinée aux projets de travaux permettant de réaliser un gain énergétique supérieur ou égal à 25%. Cette contribution est accordée aux ménages les plus modestes et son montant est proportionnel aux ressources financières.
  • Éco-prêt à taux zéro : également appelée « éco-PTZ », cette aide permet de financer les travaux de rénovation énergétique à hauteur de 30 000 €. Elle est accordée sous certaines conditions d’éligibilité (recours à un installateur de panneaux solaires thermiques qualifié RGE « Reconnu Garant de l’Environnement », travaux effectués dans une résidence principale construite avant le 1er janvier 1990, etc) ;

🤔 Comment optimiser le rendement des panneaux solaires thermiques ?

Comment se calcule le rendement des panneaux solaires thermiques ?

Le rendement d’un panneau solaire thermique s’exprime en pourcentage. Il se calcule avec la formule suivante : Rendement = Énergie sortante / Énergie entrante.

Plus ce pourcentage est élevé, plus le système est jugé performant. Aujourd’hui, les panneaux solaires thermiques présentent un rendement annuel moyen situé entre 30 et 40%. Cela représente 300 à 600 kWh/m2 de capteurs thermiques. Toutefois, le choix du type de panneau solaire influence fortement le taux de rendement.

Rendement des panneaux solaires thermiques : les méthodes d’optimisation

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Contrairement aux énergies fossiles, l’énergie solaire est gratuite, (quasiment) inépuisable et non polluante. L’installation de panneaux solaires thermiques représente un investissement pouvant être rentabilisé rapidement, surtout en cette période d’augmentation des prix du gaz et de l’électricité.

Cependant, le rendement de l’installation dépend de plusieurs critères : l’ensoleillement, l’orientation, le niveau de chauffe (qui ne soit pas être trop important), la proximité d’obstacles aux rayons du soleil, les déperditions de chaleur, etc.

Afin d’optimiser le rendement des panneaux solaires et ainsi rentabiliser son investissement de départ plus rapidement, il est possible d’agir à plusieurs niveaux :

  • Choisir la bonne surface de panneaux solaires thermiques : les dimensions des panneaux solaires thermiques doivent être adaptées aux besoins d’énergie et au taux d’ensoleillement. Cependant, une surface trop importante peut s’avérer contre-productive en été. En effet, l’installation se met en pause automatiquement lors des moments de surchauffe. Pour choisir la bonne surface de couverture, il est recommandé de se faire accompagner par des installateurs professionnels ;
  • Orienter ses panneaux solaires thermiques : l’orientation des panneaux solaires thermiques est essentielle pour assurer un rendement de qualité. Une orientation plein sud, sud-est ou sud-ouest permet d’optimiser la captation du rayonnement solaire durant la journée. D’autre part, une inclinaison de 45 à 50 degrés est conseillée pour optimiser le rendement des panneaux solaires thermiques ;
  • Optimiser l’isolation de l’installation solaire thermique : afin d’éviter les pertes de chaleur au sein-même de l’installation solaire, il est important de vérifier la bonne isolation des panneaux et de les entretenir régulièrement. De la même façon qu’une serre doit être bien fermée pour accumuler la chaleur, l’installation solaire doit être bien isolée pour être efficace ;
  • Sélectionner le type de capteur le plus adapté : le choix s’effectue selon la région où se trouve le logement. Ainsi, les capteurs tubulaires seront parfaitement adaptés pour une installation située dans une zone de faible ensoleillement. Il faut également prendre en compte les objectifs de consommation du foyer. S’il vise une autoconsommation d’eau chaude complète à l’année, il a tout intérêt à se tourner vers des capteurs tubulaires, particulièrement performants. Cependant, si le foyer souhaite simplement chauffer l’eau d’une piscine, il peut opter pour une installation moins onéreuse telle que les capteurs plans non vitrés.

Chauffe-eau solaire : quelles sont les économies réalisées ? Un chauffe-eau solaire permet de réduire son budget d’énergie de façon significative : de 40 à 50% d'économies sur la partie « eau chaude » de la facture d’énergie, soit environ 15% des dépenses électriques2 en moyenne lorsqu’on sait que l’eau chaude représente plus d'un tiers de la facture d’électricité. Un chauffe-eau solaire peut assurer la totalité des besoins en eau chaude durant l’été : les dépenses en eau sont alors quasiment nulles durant cette période. Les économies sont donc principalement réalisées pendant la période estivale.

Selon In Sun We Trust, Service d'Installation de Panneaux Solaires

🔎 Quels sont les différents types de panneaux solaires thermiques ?

Bien que tous les panneaux solaires thermiques fonctionnent grâce à l’énergie du soleil, il existe différents systèmes de captation des rayons solaires. On retrouve ainsi quatre technologies pour les panneaux solaires thermiques.

Les capteurs plans vitrés

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C’est le système le plus répandu pour produire de l’eau chaude sanitaire.

Les rayons du soleil sont absorbés et « récupérés » derrière une vitre noire ou foncée (le plus souvent du métal noir) grâce au phénomène de l’effet de serre. La vitre est en contact avec des tubes dans lequel circule un liquide caloporteur, qui se réchauffe à son contact.

Un isolant thermique vient compléter le système. Conçu pour résister aux fortes températures, il permet à la fois de conserver la chaleur et de sécuriser l’installation en évitant les risques d’incendie.

Les capteurs plans non-vitrés

Comme son nom l’indique, ce panneau solaire thermique ne comporte pas de vitre. Pourtant, son fonctionnement est très similaire.

En effet, les rayons du soleil chauffent directement les tubes dans lesquels circule le liquide caloporteur. Celui-ci est donc chauffé par le soleil.

Moins onéreuse que son cousin, cette alternative présente toutefois un rendement plus faible et fortement dépendant des conditions climatiques extérieures. Ainsi, il est à réserver à certains usages ciblés : pour le préchauffage d’un logement ou pour produire l’eau chaude d’une piscine, par exemple.

Ce système est moins résistant que le précédent, puisqu’il n’est pas doté de vitre.

Les capteurs tubulaires

Il s’agit probablement de la technologie la plus performante.

Leur fonctionnement est presque que le même que pour les capteurs vitrés. Cependant, les tubes sont vidés de toute trace d’air. Cela réduit significativement les pertes de chaleur, ce qui optimise le rendement. En effet, ce système capte en moyenne jusqu’à 500 kWh/m2 et par année.

Le système à capteurs tubulaires est particulièrement efficace en cas de faible ensoleillement ou de grand froid. Il représente néanmoins un investissement plus conséquent et n'est pas adapté aux régions les plus chaudes ou ensoleillées, notamment à cause de sa sensibilité.

Les systèmes monoblocs

Un ballon de stockage est placé sur le toit, à proximité directe des panneaux solaires thermiques. Cette configuration permet de chauffer l’eau rapidement. Toutefois, l’eau peut également refroidir plus vite, le ballon étant à l’air libre.

D’autre part, le système monobloc est parfois considéré comme étant moins esthétique que ses cousins.

Enfin, cette installation est financièrement plus abordable que les précédentes.

❓ Foire aux questions

⚖️ Quels sont les avantages et les inconvénients d’un chauffe-eau solaire ?

L’installation d’un chauffe-eau solaire individuel (CESI) doit être bien réfléchi en amont. Pour effectuer son choix de façon éclairée, il est intéressant de connaître les avantages et les inconvénients de ce système :

  • Il est écologique : grâce à l’utilisation d’un chauffe-eau solaire, on évite le rejet de 720 kg de CO2 chaque année ;
  • Il est économique : il permet de réduire la facture d’énergie total jusqu’à 15% ;
  • Plusieurs aides financières peuvent être attribuées pour l’installation d’un chauffe-eau solaire ;
  • Il nécessite un entretien régulier et onéreux ;
  • Sa durée de vie est limitée, car la quantité de fluide caloporteur diminue aves le temps sous l’effet des variations de température ;
  • La performance du chauffe-eau solaire dépend de la qualité et de la quantité de liquide caloporteur. Il peut être nécessaire de faire intervenir un professionnel pour vidanger le système et réinjecter du liquide caloporteur (il faut compter de 300 à 600 € TTC) ;
  • Il est plus cher à l’achat qu’un chauffe-eau classique.

♻️ Les panneaux solaires thermiques sont-ils recyclables ?

La durée de vie d’un panneau solaire étant estimée à 20 ans, il peut être important de savoir ce que devient cet équipement lorsqu’il n’est plus utilisable.

85 à 95% des matériaux constitutifs d’un panneau solaire sont recyclables, dont le cadre en aluminium. Le recyclage des panneaux solaires en France est encadré par la directive européenne 2002/96/CE.

Pour recycler des panneaux solaires thermiques, il est nécessaire de contacter un organisme spécialisé dans cette démarche. C’est notamment le cas de l’organisme et association PV Cycle.

🔧 Comment effectuer le raccordement des panneaux solaires thermiques ?

Pour raccorder les tubes des panneaux solaires< au ballon d’eau chaude, il convient de suivre les étapes ci-dessous :

  1. Mettre en place les panneaux solaires thermiques sur le toit ou sur les châssis inclinés au sol ;
  2. Procéder au raccordement hydraulique pour alimenter le chauffe-eau solaire ou le système solaire combiné : les capteurs thermiques sont dotés de tubes remplis de fluide caloporteur.

Le raccordement des panneaux solaires thermiques au ballon d’eau chaude ou au système de chauffage s’effectue grâce à des manchons souples, des raccords, des bouchons et des joints d’étanchéité. D’autres éléments tels qu’un purgeur d’air et une sonde de température sont également positionnés à la sortie des panneaux solaires thermiques.

En revanche, il n'est pas nécessaire de raccorder des panneaux solaires thermiques au réseau d'électricité public d'Enedis. En effet, ces installations n'ont pas pour objectif de produire de l'électricité, mais de la chaleur directement utilisée en usage domestique.

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