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Solaire thermique : la filière se prépare pour les maisons solaires actives

Améliorer le rendement et minimiser les coûts. Tels sont les principaux challenges que doit relever le secteur du solaire thermique pour rendre les technologies plus attractives. En ligne de mire, le développement des maisons solaires actives.

Energie  |    |  Philippe Collet Actu-Environnement.com
Solaire thermique : la filière se prépare pour les maisons solaires actives

La plateforme sur la chaleur et le froid solaire vient de publier un rapport sur les priorités stratégiques de recherche en matière de technologie solaire thermique. L'objectif du document est de décrire le potentiel des technologies solaires thermiques ainsi que les priorités en matière de recherche et développement (R&D) qui permettrait un large déploiement des technologies.

Par ailleurs, le document relève que le développement du solaire thermique pâtit de la crise. Il fait état d'une chute de 25%, à 25 gigawatts thermiques (GWth), des capacités installées annuellement entre 2008 et 2011. Ce plaidoyer en faveur du solaire thermique est relayé en France par Tecsol dont le vice-président, Daniel Mugnier, a participé à la rédaction.

De l'ECS à la climatisation

S'agissant des installations individuelles pour l'eau chaude sanitaire (ECS) et le chauffage des bâtiments, le rapport mise sur le développement des "maisons solaires actives" qui permettent d'atteindre des consommations énergétiques quasi-nulles.

Les technologies solaires pourraient répondre à plus de 50% des besoins de chaleur de tels bâtiments, avance le document qui présente les approches possibles. Parmi celles-ci figurent notamment les moyens de chauffage de l'ECS classiques pour un à deux foyers via 2 à 3 m2 de capteurs solaires et 150 l de liquide caloporteur qui permettent de fournir 50 à 60% de l'énergie nécessaire à l'ECS. Un système similaire à circulation forcée est plus adapté aux pays du nord de l'Europe. Dans ce domaine l'une des pistes de recherche proposées est le développement de "façades multifonctionnelles" qui intègre des capteurs solaires. Cette approche est notamment défendue dans le cadre de la rénovation des bâtiments.

Il est possible de produire une partie du chauffage du bâtiment en augmentant la taille de l'installation. La surface des capteurs est portée à 10 ou 15 m2 (voire jusqu'à 30 m2 dans certains exemples autrichiens) pour 600 à 1.000 l de liquide caloporteur. L'apport solaire représente alors 25% du total des besoins en ECS et chauffage. Quant aux bâtiments collectifs (hôtels, hôpitaux, logements collectifs…), le rapport évoque un besoin de 0,5 à 1 m2 par résident et 50 l de liquide caloporteur par m2 de capteur.

Par ailleurs, les réseaux de chaleur ne sont pas délaissés par l'étude qui plaide pour leur développement lorsque les bâtiments ne disposent pas d'une surface suffisante pour installer les capteurs. Dans les pays pionniers, l'Allemagne, le Danemark et la Suède, de tels réseaux incorporent parfois des systèmes de stockage saisonnier. Parmi les priorités de recherche figure le développement de capteur solaire permettant de répondre aux besoins industriels ou d'alimenter des réseaux de chaleur dont la température est comprise entre 95 et 400°C.

Quant à la climatisation à partir de l'énergie solaire thermique, le rapport évoque "plusieurs centaines de systèmes pilotes installés en Europe dont la fonctionnalité est prouvée". Mais il s'agit d'un des secteurs nécessitant le plus de recherche pour améliorer les systèmes existants. Il s'agit notamment d'améliorer le rendement des capteurs (comme pour la plupart des techniques solaires thermiques) et des échangeurs de chaleurs. Autre aspect clé, la R&D doit permettre d'obtenir des systèmes fiables fonctionnant à des températures et des niveaux d'humidité très variés.

Augmenter la puissance installée pour abaisser les coûts

En matière de performance économique, le document déplore que les clients potentiels n'aient pas d'idée précise du coût de la chaleur solaire du fait de la multiplicité des systèmes et des variations de coût en fonction de l'ensoleillement.

Un autre facteur bloquant est la comparaison erronée avec les systèmes équivalents utilisant les énergies fossiles ou l'électricité. "Etant donné que les prix du gaz et du pétrole varient beaucoup, la comparaison des coûts dépend grandement des hypothèses de hausse des prix réalisées sur une période de 20 ans, ce qui est hautement imprédictible", explique le rapport.

Selon les calculs réalisés par la plateforme sur la chaleur et le froid solaire, le coût moyen de revient dans l'Union européenne pour la production de chaleur irait de 2,76 à 11,65 centimes d'euro par kilowattheure (c€/kWh) pour le gaz et de 8,74 à 29,75 c€/kWh pour l'électricité. A titre de comparaison, la production d'ECS à partir d'une installation à circulation forcée en Europe du nord serait de l'ordre de 8 à 19 c€/kWh et la production d'ECS à partir d'une installation à thermosiphon en Europe du sud serait comprise entre 3 et 11 c€/kWh.

En réalité les coûts de l'énergie solaire thermique sont avant tout déterminés par l'investissement initial. Or, celui-ci peut varier grandement de moins de 300 euros par kilowatt thermique (kWth) pour les grandes installations desservant un réseau de chaleur à 1.700 euros pour les systèmes combinant production d'ECS et de chaleur. Quant au coût d'entretien ils sont eux aussi variable selon le type d'installation.

Concernant l'avenir, le rapport estime que le développement de la puissance installée permettrait de réduire de 23% les coûts entre 2010 et 2015 si la capacité installée doublait sur le même période (elle passerait de 23 gigawatts thermiques (GWth) à 49 GWth). Sur dix ans la baisse serait de 43% si la capacité installée en Europe quadruplait, pour atteindre 102 GWth en 2020.

Réactions5 réactions à cet article

 

Il ne faut pas oublier d'associer le solaire thermique avec le photovoltaïque, ce qui constitue un gain de place, une réduction globale des coûts d'installation et un meilleur bilan énergétique total. Cà se fait via les panneaux hybrides mais aussi bi-faces (thermique recto, PV verso, type Dualsun ou encore côte à côte type Clips'mix. Des chauffages solaire + ECS type Clips'air avec des convecteurs s'appliquent facilement à beaucoup d'habitats en rénovation quand il n'y a pas possibilité de planchers ou mûrs chauffants. Il faut enfin accentuer les efforts sur le solaire plasmonique pour une meilleure utilisation du spectre solaire, y compris en partie nocturne et un meilleur rendement et dont les premiers produits vont arriver.

Energie+ | 23 février 2013 à 00h48
 
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Les appareils sont encore sujets à des dégrèvements fiscaux, crédits d'impôts, versement de primes (Conseil Régional, etc.). Ces aides à "l'achat + pose" freinent l'émulation et la concurrence, limitent les offres de nouveaux fabricants souvent découragés face aux contraintes de l'obtention des labels adhoc. En outre, la faible dynamique du marché n'incite pas les industriels à rejoindre cette activité. La poule et l'œuf. Faut-il vraiment poursuivre la politique de versement de primes? Ou bien encourager la production de matériels à des prix réalistes en "ouvrant" le marché à de nouveaux entrants et en encourageant financièrement durant quelques années des innovations en rupture forte? Enfin, et c'est probablement le cœur du sujet, les procédés n'ont pas atteint la maturité d'innovations qu'ils méritent. TOUT SEMBLE A INVENTER DANS LE DOMAINE, en élargissant les procédés aux systèmes combinés à PAC.
Les industriels et acteurs énergétiques doivent développer des actions industrielles et commerciales conjuguées, inversant ce cycle inhibiteur et sclérosant en proposant des "tarifs marché" et des matériels vraiment nouveaux. Le tarif de vente des seuls matériels devrait être compris dans une fourchette de 1000 Euros à 2000 Euros (aujourd'hui la fourchette basse est supérieure à 3000 Euros). Les frais de pose méritent ils d'être facturés au tarif d'une main d'œuvre de BTS. Faut-il débourser quelques 2000 Euros pour 8 H à 12 H de pose (valeurs moyennes)?

SOLEIL | 26 février 2013 à 09h55
 
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En tenant compte des technologies disponibles, des capteurs plans ou à tubes pour des installations solaires traditionnelles et des panneaux en aluminium avec circulation de fluides caloporteurs pour des mini pompes à chaleur Moyenne Température (mini-PAC) type Fluide / Fluide de l'ordre de 1000 à 1800 Watt au compresseur et des micro pompes à chaleur Moyenne Température (micro-PAC) de l'ordre de 300 à 700 Watts au compresseur, faisons un calcul rapide :
1 - Rénovation Énergétique de 600 000 logements/AN consommant 6000 KWh de chauffage après rénovation et 3000 KWh d'ECS. Quelle énergie primaire économiserions-nous?

-Chauffage (matériel type mini-PAC COP Moyen annuel de 2,7) :
600000 X 6000 X ((2,7-1)/2,7) = 600000 X 3778 KWh soit économie de 2,26 Twh
-Eau Chaude Sanitaire (solaire classique ou matériel type micro-PAC COP Moyen annuel de 2,7) :
600000 X 3000 X ((2,7-1)/2,7) = 600000 X 1889 KWh soit économie de 1,13 Twh
2 – Construction neuve de 400 000 logements RT 2012 de 90m² moyens consommant 1350 KWh en chauffage et 3000 KWh d'ECS. Quelle énergie primaire économiserions-nous?
-Chauffage (matériel type micro-PAC COP Moyen annuel de 2,7) :
400000 X 1350 X ((2,7-1)/2,7) = 400000 X 850 KWh soit économie de 0,34 Twh
-Eau Chaude Sanitaire (solaire classique ou matériel type micro-PAC COP Moyen annuel de 2,7) :
400000 X 3000 X ((2,7-1)/2,7) = 400000 X 1889 KWh soit économie de 0,76TWh
La FOURCHETTE BASSE DU GISEMENT SOLAIRE MOYEN ANNUEL EST DE 4.5TWh soit 225TWh en 50 ans.

SOLEIL | 26 février 2013 à 10h18
 
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La problématique n'est pas le rendement quand on peut couvrir une surface suffisante -toit par exemple)
Mais le coût d'investissement , la durabilité -fiabilité associées au coûts d'exploitation!
A quoi servent 2m² de tubes si on est obligé de les recouvrir en été?
Quant au prix scandaleusement élevés pas étonnant qu'on aille voir hors des frontières...Dommage.
ça fait 30 ans que l'on piétine sans prendre les moyens. Ce n'est pas quand on est en faillite qu'on peut investir!
Nous sommes en train de dilapider nos bijoux de famille (petrole et gaz, uranium classique) en vaines consommation au lieu de profiter de ces ressources pour investir l'avenir.
D'autre part, les renouvelables en sont pas gratuites et ne sont pas durables (seuls les bâtiments passifs et bien construits peuvent espérer passer le siècle...)

A cogiter!

jackgepy | 18 mars 2013 à 13h25
 
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Je viens de lire sur un article de maison en travaux que les panneaux solaires chinois vont être lourdement taxés. Doit-on prévoir une hausse importante des prix svp ?

Cédric | 05 juin 2013 à 22h17
 
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