L’eau chaude photovoltaïque ? Pas vraiment une bonne idée !

Plusieurs articles sur l’énergie solaire ont déjà été publiés dans nos pages. La confusion est fréquente entre panneaux solaires photovoltaïques et thermiques. Réhabilitons les seconds car s’il s’agit de chauffer de l’eau, le passage par l’électricité n’est pas vraiment optimal !

Rédigé par Bernard Pierré, le 15 Jun 2020, à 8 h 01 min

Chaque fois que de l’énergie est transformée d’une forme à une autre ou nécessite d’être stockée, une partie est perdue, généralement en chaleur… La logique est donc de privilégier le capteur thermique pour les besoins de chaleur et le photovoltaïque en optimisant les possibilités d’autoconsommation pour les besoins d’électricité.

La consommation d’électricité ne peut pas être en adéquation parfaite avec la production. L’installation doit être raccordée au réseau pour compléter les besoins non satisfaits et pour pouvoir injecter les surplus non utilisables… À moins de stocker l’électricité. Mais un système de stockage n’est généralement pas justifiable économiquement sauf si on cherche à réaliser une installation autonome.

Pour améliorer le rendement, aller au plus direct – L’eau chaude solaire, simple et efficace…

Stocker de l’énergie sous forme d’eau chaude est bien plus simple et moins couteux… Même si des systèmes d’appoint restent nécessaires pour assurer les besoins pendant les périodes de faible ensoleillement qui correspondent aux périodes les plus froides.
Par contre il est de plus en plus facile d’atteindre une quasi-autonomie en eau chaude sanitaire solaire de mai à octobre. Intéressant quand on sait que bon nombre de chaudières à fuel ou gaz tournent tout l’été uniquement pour fournir de l’eau chaude y compris pendant les périodes de canicule !

Un chauffe-eau solaire est un dispositif de captage de l’énergie solaire qui permet de fournir l’eau chaude sanitaire © electra

Photovoltaïque, déplacer les usages pour auto-consommer.

Dans un objectif d’optimisation de l’autoconsommation d’une installation photovoltaïque, la meilleure stratégie est de déplacer des usages pour faire coïncider au mieux consommation et production : Faire tourner lave-linge ou lave-vaisselle en milieu de journée ensoleillée par exemple, charger les batteries des appareils autonomes (smartphone, outils, etc. et voiture électrique le cas échéant !).

Comment dimensionner son installation ?

Si l’autoconsommation est l’objectif visé, une installation modeste de 1 ou 2 kWc et une bonne gestion des usages est souvent le meilleur compromis.
Si l’objectif est la production d’électricité destinée à la revente, une installation aussi grande que le permet l’espace disponible sera en principe la meilleure option économique.

Attention, les systèmes photovoltaïques classiques sont raccordés sur le réseau pour pouvoir injecter les surplus gratuitement ou avec revente selon les contrats. Il ne peuvent pas se transformer aisément en systèmes autonomes.
Ceux-ci nécessitent des batteries de stockage, un régulateur de charge, et un système réversible courant alternatif/courant continu. Un onduleur classique (continu vers alternatif) a généralement besoin du signal du réseau pour ajuster sa fréquence et se synchroniser avec lui.

Chauffage électrique photovoltaïque ? une idée peu rationnelle…

Pour optimiser l’autoconsommation d’une installation photovoltaïque et ne pas perdre l’électricité produite au moment où elle est en surplus, l’idée pourrait être de la délester dans un chauffe-eau électrique pour la stocker sous forme de chaleur. Mais concevoir une telle installation n’est vraiment pas une bonne idée !

L’efficacité énergétique globale de cette chaine de transformation est en effet bien plus mauvaise que celle d’un chauffe-eau solaire direct.
De façon générale, les processus de production d’électricité occasionnent de grandes pertes thermiques. Ce coût peut être toléré si l’usage final l’impose. Même si les calculs économiques peuvent parfois aboutir à d’autres conclusions, produire de l’électricité pour la transformer en chaleur est énergétiquement aberrant.

Pour produire de l’eau chaude, il vaut mieux capter l’énergie solaire sous forme de chaleur !

Lire aussi : Atteindre l’autonomie énergétique : le Graal ?

Solutions mixtes

Elles offrent l’avantage indéniable d’optimiser l’énergie captée par unité de surface. L’usage de ce type de solutions doit être bien réfléchi au moment de la conception en se souvenant que le soleil est généreux en été quand le besoin de chaleur est moindre.

Si le panneau mixte optimise la production photovoltaïque, il produit aussi de la chaleur qu’il faut être en mesure de valoriser. Que faire par exemple de l’air chaud généré par un panneau aéro-voltaïque en été ?

En hiver, la lumière du vitrage photovoltaïque est un plus mais en été, un panneau classique opaque sera tout aussi utile en jouant le rôle de brise soleil. Lorsque les surfaces disponibles le permettent, des systèmes séparés plus simples peuvent faciliter la maintenance ou la régulation.

Illustration bannière : Utiliser le soleil pour produire l’eau chaude à la maison – © sydeen
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Ingénieur énergéticien de formation, Bernard choisit de réorienter son parcours vers le conseil en développement durable en 2010, après 25 ans dans le...

5 commentaires Donnez votre avis
  1. Bizarre…
    Nous avons des amis en Allemagne vers Schwerin à Lübesse ( 53ème parallèle Nord, « c’est le Noooord! », à 1h de route de la mer Baltique!). Ils ont depuis plus de 10 ans des panneaux solaires photovoltaïques afin de produire de l’électricité. Pour leur besoin (2 adultes, 2 enfants de 6 ans-fille et 12 ans-garçon). En autoconsommation + relier au réseau (au cas ou et pour revendre). 2 ballons d’eau chaude sanitaire (1 de 300L pour la famille, 1 de 200L pour la location ou amis) sont alimentés par cette grande installation car il faut quasi 2X plus de surface qu’en France sans compter l’inclinaison nécéssaire des PS sur leur toit… Ces PS alimentent aussi l’éclairage (leds), les plaques à induction, les prises dont une pour recharger leur « Zoé Intens » depuis mars dernier! Cela fonctionne très bien, la revente du surplus compense le coût d’entretien. Ils sont avertis des « jours rouges ». Le chauffage « central » est assuré par un gros poële à bois (à l’Allemande) au centre de l’habitation principale (+/-130 m3 RdCh, chambres et bain-douche à l’étage sous toit + l’appart location de 50 m2). Bien sûr, l’isolation intérieure+extérieure et les fenêtres triple vitrages sont au top mais c’est normal là-bas. Tout autour d’eux, tous les pavillons ont les mêmes installations, souvent depuis plus longtemps.
    C’est donc bizarre que ce qui fonctionne depuis des années dans un endroit plus haut sur le globe, plus froid, ne fonctionnerait pas en France…
    J’ai dit « bizarre »!?
    Comme c’est bizarre…
    Allez, portez vous bien 😉

    • Merci de votre commentaire
      Je n’ai pas dit que cela ne « fonctionnait » pas. Mais que lorsqu’il s’agit de produire de la chaleur, le thermique est plus efficient au sens où il capte plus d’énergie à surface égale et évite une conversion d’énergie toujours source de pertes. Dans le cas d’une installation telle que vous la décrivez qui vise à alimenter des usages électriques, il est tout à fait possible qu’opter pour une installation unique photovoltaique soit économiquement plus simple et économiquement plus intéressante que de de mettre en place 2 systèmes différents. Mais quand l’objectif est uniquement ou principalement la production de chaleur (eau chaude + chauffage), ce n’est vraiment pas rationnel énergétiquement parlant. Les couts matériel, les programmes d’aide, les tarifs d’achat sont déterminants et orientent vers la forme d’installation la plus économiquement rentable.
      J’imagine que la surface photovoltaïque de vos amis doit être assez conséquente ?

    • Merci pour les précisions 😉
      En effet, la production d’eau chaude sanitaire « en directe » est plus « efficiente »: on en voit partout en Espagne, nord Afrique pour ne donner que ces 2 exemples. Et je peux confirmer que cela chauffe vite et bien ! Par contre, sous nos latitudes, au-dessus de la Loire pour le moment (d’ici 2025-2030, cela aura évolué…), il est plus efficace et moins cher de n’installer qu’un « système ». Plus encore donc du côté de Schwerin en Allemagne où il faut bcp de m2 pour cette production. Pour le moment, seul le toit est quasi entièrement recouvert afin de produire l’équivalent de 9 kW (si mes souvenirs sont bons, au-moins 25-30 PS de 300 Wc). Mais ils vont augmenter la surface sur l’abri voitures et la remise dans le jardin. Ils ont la chance de ne pas avoir d’ombre portée ni de limite/contrainte réglementaire (limite de production-rachat, ABF, site classé…). Enfin, ils ont été conseillé et accompagné par des fonctionnaires qualifiés du « Lander » et, en Allemagne, il y a bcp d’électriciens qualifiés en installations de PS.
      En France, le site http://www.hepsul.org permet de se faire une bonne idée de toute la chaine à mettre en place sans se faire avoir par certains « profiteurs »…

  2. Au-delà de l’optimisation financière de vendre l’électricité PV à un tarif subventionné plutôt que de la consommer (optimisation d’ailleurs scandaleuse mais légale), le fait de chauffer de l’eau par un ballon à effet joule (sur-isolé, placé dans un local chauffé) plutôt que par du solaire thermique est une équation qui reste + rentable économiquement, sauf quand on installe soi-même les panneaux thermiques. il me semble que le prix des panneaux et de leur installation est sensiblement trop élevé pour que l’effet économique soit réel.

    • Bernard Pierré

      Merci de votre commentaire. Je vous rejoins en effet sur le fait que l’optimisation économique conduit hélas souvent à une conclusion en contradiction avec l’optimisation de l’efficacité énergétique.
      L’auto-consommation est intéressante et vertueuse à condition de l’accompagner d’une pédagogie sensibilisant et responsabilisant le consommateur sur la manière de bien gérer une production intermittente.
      Et effectivement, il est bien dommage que le solaire thermique apparaisse plus cher qu’une solution électrique. Il resterait à étudier et débattre de la façon dont sont formés les prix des équipements et de l’électricité. Mais ça c’est une autre histoire. Il y a eu par le passé des programmes de soutien au solaire thermique qui semblent hélas passés de mode.

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