Le capteur solaire (1) reçoit le rayonnement, s'échauffe et transfère sa chaleur au circuit primaire (2) qui contient de l'eau additionnée d'antigel. Grâce à un échangeur thermique, le liquide caloporteur cède ses calories solaires à l'eau sanitaire (3) puis repart vers le capteur (4). Dans le ballon (5), l'eau chaude soutirée est remplacée par de l'eau froide du réseau (6). La circulation du liquide caloporteur peut être naturelle ou forcée : le circulateur (7) met en mouvement le liquide. Son fonctionnement est commandé par un dispositif de régulation (8) : si la sonde du ballon (10) est plus chaude que celle du capteur (9), la régulation coupe le circulateur. Le ballon est équipé d'un dispositif d'appoint qui prend le relais en cas de besoin. Il peut s'agir d'une résistance (appoint électrique), d'un échangeur (11) (appoint hydraulique) raccordé à une chaudière (12) (gaz, fioul, bois) située en aval du ballon.

Fonctionnement d'un chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Selon une étude publiée par Enerplan et Uniclima, la baisse du marché solaire thermique français s'est poursuivie en 2011, avec 2% de surface installée en moins par rapport à 2010. Le secteur des particuliers est particulièrement touché : le marché du chauffe-eau solaire individuel (CESI) et du système solaire combiné (SSC) a connu une baisse respective de 15% et 24%. En 2011, quelque 31.800 CESI (contre 33.800 en 2010) et 1.800 SSC (contre 2.300 en 2010) ont été installés. Si le marché du particulier a connu un véritable décollage avec la mise en place en 1999 du Plan soleil, depuis 2008 la tendance s'est inversée.

Un marché en panne

"Plusieurs raisons expliquent cette baisse. D'abord, le crédit d'impôt a diminué, bien qu'il reste le plus élevé des énergies renouvelables thermiques. De plus, au cours de ces trois dernières années, les particuliers ont beaucoup moins investi dans les équipements thermiques pour la maison et, lorsqu'ils l'ont fait, ils ont opté pour des solutions complètes ou moins chères", analyse Elsa Demangeon, chargée de mission au Syndicat des énergies renouvelables (SER). Le photovoltaïque aurait également fait de l'ombre au thermique, grâce à son tarif d'achat avantageux. Mais surtout, le solaire thermique souffre d'un manque de compétitivité.

En France, le coût d'une installation serait 20 à 25% plus élevé que chez nos voisins européens. Résultat : difficile de séduire les consommateurs lorsque d'autres types d'installations sont plus abordables. "Aujourd'hui, un particulier va vers le solaire thermique par conviction : il se soucie de son impact sur l'environnement et est séduit par l'idée d'autonomie énergétique. Il prend en compte les nuisances évitées plutôt que les questions de rentabilité. Le problème, c'est qu'on a déjà équipé les convaincus !", explique Elsa Demangeon. "Il est important d'orienter le client vers l'autoconsommation, à la fois de chaleur solaire et d'électricité solaire, et non pas vers le seul rendement financier de ses installations solaires", estime André Jean, fondateur de Clipsol, pour qui la communication et l'information, tant des consommateurs que des professionnels du chauffage, constitue une priorité.

Une baisse des coûts de 50% d'ici 2020 ?

Comment changer la donne ? L'Ademe a récemment commandé une étude pour analyser les coûts sur l'ensemble de la chaîne de valeurs et identifier les étapes où des économies sont réalisables.

Les professionnels du secteur se sont d'ailleurs engagés à baisser les coûts des systèmes installés de 50% en 2020 par rapport à 2011. Ainsi, "pour les applications individuelles, la production de l'eau chaude devrait passer d'environ 25 à 20 c€/kWh à 12 c€/kWh en moyenne en 2020. Pour la production de chaleur pour l'eau chaude et le chauffage, l'enjeu est de passer d'un kWh aux environs de 20 c€ à moins de 10 c€ en 2020", a estimé le syndicat professionnel Enerplan. Avec de telles baisses des coûts, la "parité chaleur" serait atteinte d'ici 2017 pour les installations solaires les plus performantes, et d'ici 2020 pour quasiment l'ensemble des applications avec les différentes énergies substituées.

La raison ? Face à des énergies traditionnelles qui devraient voir leur prix poursuivre leur hausse, les industriels du solaire thermique travaillent à une baisse des coûts liée au développement de nouveaux produits, de nouveaux matériaux et de nouvelles solutions de stockage. L'Ademe, après avoir concerté l'ensemble des acteurs, devrait publier prochainement une feuille de route technologique sur le solaire thermique.

"Par l'innovation, tenir cet engagement est possible. Notre défi aujourd'hui est de remettre en marche le marché", explique Richard Loyen, délégué général d'Enerplan. Car la faible taille du marché pèse sur les coûts aussi. "Le coût commercial est énorme, indique André Jean, fondateur de Clipsol. Une augmentation du nombre de ventes permettrait de réduire la charge commerciale".

Le liquide caloporteur chauffe l'eau du réservoir et repart vers les capteurs (circuit vert). L'eau du réservoir sert pour alimenter le système de chauffage (circuit jaune). L'eau chaude sanitaire est produite dans un ballon immergé ou par un échangeur de chaleur (circuit rouge).

Fonctionnement d'un système solaire combiné (SSC)

Justement, la nouvelle réglementation thermique (RT 2012), qui entrera en vigueur en janvier 2013 dans l'habitat individuel, boostera-t-elle le solaire thermique ? "Nous avons bon espoir que ce soit un levier de développement dans le secteur du neuf, estime Elsa Demangeon. La RT fixe une obligation de recours aux énergies renouvelables et selon une étude, le solaire thermique est bien placé pour répondre aux nouvelles exigences". En effet, une étude réalisée par le bureau d'études Pouget pour Enerplan indique que, pour les postes eau chaude et chauffage, la solution la plus performante en maison individuelle est le SSC, avec un appoint gaz ou fioul, suivie par le couple CESI et chaudière à bois (pour le chauffage et l'appoint d'eau chaude sanitaire) et enfin l'association CESI/chaudière à condensation gaz.

"Le segment du neuf peut avoir un effet d'entraînement volumique. Pour l'eau chaude sanitaire, si le thermique est choisi pour la moitié des nouvelles constructions, soit 90.000 environ par an, cela nous fait faire un bond par rapport aux 30.000 unités installées aujourd'hui", note Richard Loyen.

Quid de l'idée, avancée par certains, d'inscrire dans la réglementation thermique une obligation de recours au solaire thermique ? L'Espagne, le Portugal, l'Italie, certaines régions allemandes ou autrichiennes y ont eu recours. Cependant, une telle obligation pourrait conduite à des dérives. En Espagne, par exemple, "certains propriétaires n'ont pas joué le jeu et n'ont installé qu'un seul mètre carré de solaire, ou n'ont tout simplement pas raccordé les panneaux", raconte Elsa Demangeon.