Solaire

L'énergie solaire est l'énergie provenant du Soleil par son rayonnement, directement à travers l'atmosphère.

Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau, du vent et de la photosynthèse réalisée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. L'énergie solaire est donc à l'origine de toutes les énergies sur Terre à l'exception de l'énergie nucléaire, de la géothermie et de l'énergie marémotrice.

L'homme utilise l'énergie solaire pour la transformer en d'autres formes d'énergie : énergie alimentaire, énergie cinétique, énergie thermique, électricité ou biomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l'électricité ou l'énergie thermique obtenue à partir de cette dernière.

Lénergie solaire reçue en un point du globe dépend de :

• l'énergie solaire envoyée par le Soleil
• la nébulosité (nuages, brouillards, etc.),
• la latitude, la saison et l'heure, qui influent sur la hauteur du soleil et donc l'énergie.

Les techniques pour capter directement une partie de cette énergie sont disponibles et sont constamment améliorées.

On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaïque et le solaire thermique.

Le solaire Thermique :

L'énergie solaire est l'énergie provenant du Soleil par son rayonnement, directement à travers l'atmosphère.

Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau, du vent et de la photosynthèse réalisée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. L'énergie solaire est donc à l'origine de toutes les énergies sur Terre à l'exception de l'énergie nucléaire, de la géothermie et de l'énergie marémotrice.

L'homme utilise l'énergie solaire pour la transformer en d'autres formes d'énergie : énergie alimentaire, énergie cinétique, énergie thermique, électricité ou biomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l'électricité ou l'énergie thermique obtenue à partir de cette dernière.

La ressource solaire :

L'énergie solaire vient de la fusion nucléaire qui se produit au milieu du Soleil. Elle se propage dans le système solaire et dans l'Univers sous la forme d'un rayonnement électromagnétique -- de photons.

L'énergie solaire reçue en un point du globe dépend de :

• l'énergie solaire envoyée par le Soleil (fluctuations décennales, saisonnières, et ponctuelles).
• la nébulosité (nuages, brouillards, etc.), qui est importante à l'équateur et plus faible en milieu intertropical.
• la latitude, la saison et l'heure, qui influent sur la hauteur du soleil et donc l'énergie par unité de surface au sol, ainsi que sur la nébulosité en fonction du climat local.

Techniques pour capter l'énergie solaire

Les techniques pour capter directement une partie de cette énergie sont disponibles et sont constamment améliorées. On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaïque et le solaire thermique :

Le principe de fonctionnement :

Le chauffe eau solaire est relativement simple au niveau de son fonctionnement.
D'abord, il s'agit de capter l'énergie solaire, c'est le rôle des capteurs qui comprennent une plaque et des tubes métalliques (l'absorbeur), qui reçoit les rayons et s'échauffe et d'un coffre rigide, thermiquement isolé. Ensuite, il faut bien transporter la chaleur. C'est le rôle du circuit primaire, qui est étanche et calorifugé et qui contient de l'eau additionnée d'antigel. Ce liquide s'échauffe au contact des tubes du capteur, puis se dirige vers un ballon de stockage. Grâce à un échangeur thermique, ce liquide cède ses calories solaires à l'eau sanitaire présent dans le ballon. Le liquide primaire alors refroidi repart vers les capteurs pour se chauffer, le ballon stocke ainsi de l'eau chaude. Cette eau chaude qui sera utilisée pour vos besoins sera alors remplacée par de l'eau froide du réseau, réchauffée sur le même principe.

Economiser jusqu'à 70 % sur les besoins d'énergie pour la production d'eau chaude

Il se compose de capteurs solaires thermiques posés en toiture, d'un système de circulation et de régulation et d'un ballon de stockage d'eau chaude. Ce système peut-être utilisé indépendamment du système de chauffage avec par exemple une résistance électrique qui sert d'appoint ou avec celui-ci et dans ce cas c'est la chaudière qui sert d'appoint.

Source Ademe

Capter l'énergie solaire (1).Le capteur solaire comprend :

une plaque et des tubes métalliques noirs. Ils constituent l'absorbeur. C'est le coeur du "système solaire", qui reçoit le rayonnement solaire et s'échauffe ;

un coffre rigide et thermiquement isolé entourant l'absorbeur. Sa partie supérieure, vitrée, laisse pénétrer le soleil et retient la chaleur comme une petite serre. L'ensemble est en général placé sur un toit.

Transporter la chaleur C'est le rôle du circuit primaire(2). étanche et calorifugé, il contient de l'eau additionnée d'antigel. Ce liquide s'échauffe en passant dans les tubes du capteur, et se dirige vers un ballon de stockage.

Restituer la chaleur Là, grâce à un échangeur thermique (serpentin), il cède ses calories solaires à l'eau sanitaire (3). Le liquide primaire, refroidi, repart vers le capteur (4), où il est chauffé à nouveau tant que l'ensoleillement reste efficace.

Stocker l'eau chaude Le ballon solaire (5) est une cuve métallique bien isolée. Il constitue la réserve d'eau sanitaire. L'eau chaude soutirée est remplacée immédiatement par la même quantité d'eau froide du réseau (6), réchauffée à son tour par le liquide du circuit primaire.

Faire circuler le liquide primaire La circulation du liquide peut être naturelle ou forcée :

dans le premier cas, le liquide caloporteur circule grâce à sa différence de densité avec l'eau du ballon. Tant qu'il est plus chaud, donc moins dense qu'elle, il s'élève naturellement par thermorégulatrice. Le ballon doit être placé plus haut que les capteurs. Sur ce principe sont conçus les chauffe-eau solaires "en thermosiphon" ;

dans le second cas, une petite pompe électrique, le circulateur (7), met en mouvement le liquide caloporteur quand il est plus chaud que l'eau sanitaire du ballon. Son fonctionnement est commandé par un dispositif derégulation (8) jouant sur les différences de températures : si la sonde du ballon (10) est plus chaude que celle du capteur (9), la régulation coupe le circulateur. Sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l'eau sanitaire du ballon.

Pallier l'insuffisance d'ensoleillement Partout en métropole, on doit faire face à des périodes défavorables (hiver, demi-saison, longue période de mauvais temps). L'énergie solaire ne peut alors assurer la totalité de la production d'eau chaude. Aussi, le ballon est équipé d'un dispositif d'appoint qui prend le relais en cas de besoin, et reconstitue le stock d'eau chaude. Il peut s'agir :

d'une résistance (appoint électrique), souvent placée à mi-hauteur du ballon solaire ;

d'un serpentin (11) (appoint hydraulique) raccordé à une chaudière (12) (gaz, fioul, bois) située en aval du ballon. Un second ballon pourvu d'un réchauffeur électrique peut également servir d'appoint.

L'objectif est de diminuer les charges énergétiques dues à la production d'eau chaude sanitaire (ECS) grâce à l'énergie solaire. Il existe toute une gamme de chauffe-eau solaires individuels référencés ouvrant droit au crédit d'impôt.

Pallier l'insuffisance d'ensoleillement : En cas de grosses périodes défavorables en therme d'ensoleillement, il est toujours bon d'avoir une solution de secours. Le ballon est donc équipé d'un dispositif d'appoint qui prend le relais en cas de besoin (cela peut être une résistance électrique ou un serpentin relié à une chaudière "sol" ou "murale").

Au préalable :

Pour un projet sur une habitation existante, une déclaration de travaux est à effectuer auprès de services municipaux

Pour un projet de construction de maison, la demande de permis de construire doit inclure le chauffe-eau solaire. Ensuite, il importe de trouver le bon emplacement du ballon de stockage, notamment pour un chauffe-eau solaire à éléments séparés. Il convient par exemple de minimiser les distances entre les capteurs et le ballon, pour limiter les pertes thermiques et le coût du circuit primaire. Ensuite, le fait de placer le ballon dans un local chauffé (ou tout du moins bien isolé) lui permettra de ne pas refroidir trop vite.

Quelques conseils :

La meilleure des orientations des capteurs solaires est bien évidemment plein sud pour capter un maximum d'ensoleillement. Les localisations possibles sont sur un toit, en auvent, en façade, en terrasse, ou même au sol près de vote demeure. Pour un usage à longueur d'année, les capteurs solaires sont en général inclinés à 45% par rapport à l'horizontale.

Depuis quelques années, il y a des solutions lorsque les toitures des habitations sont orientées en EST ou OUEST. En effet, les capteurs sous vide (tubes) sont reconnu pour leur rendement particulièrement élevé. Plus de 75 % de l'énergie solaire captée est restituée et utilisable via le chauffe eau solaire.

Cette énergie permet d'élever d'environ 30°C un volume de 150 litres d'eau en une seule journée. Il est donc aisé d'obtenir une eau dont la température atteint 60° C.

Longévité garantie grâce à l'emploi de tubes en verre d'environ 1,8 mm d'épaisseur, extrêmement résistants à la température et aux contraintes mécaniques.

Financement :

Le Crédit d'impôt :

Selon les modèles, le prix d'un chauffe-eau solaire, équipé de 4 m² de capteurs et d'un ballon de 200 litres (pour trois personnes à est actuellement de 3990 € TTC de marque Chaffoteaux (pose incluse). Ce prix dépend bien évidemment de l'orientation, distance ballon/capteurs.

L'achat d'un chauffe-eau solaire vous donne droit à un crédit d'impôt, puisque les kits sont certifiés selon les dispositions fiscales en vigueur.

Le montant de ce crédit d'impôt est de 45% des dépenses nettes (subventions déduites, hors main d'oeuvre). Le montant du crédit d'impôt est plafonné à 8000 € pour une personne seule et à 16 000 € pour un couple marié soumis à l'imposition commune. Et si le crédit excède l'impôt dû, l'excédent vous est restitué.

Pour la production d'ECS, on prévoit de 0,7 à 1 m2 de capteurs solaires thermiques par habitant et un volume de stockage d'environ 50 litres par m2 de capteurs. La productivité des capteurs atteint 400 à 500kWh/an/m2, en énergie utile. Cette productivité permet de couvrir en moyenne 65-70 % des besoins annuels d'eau chaude sanitaire.En été, la couverture des besoins est proche de 100%.

En été, la couverture des besoins est proche de 100%. Ceci permet de ne pas utiliser sa résistance électrique ou sa chaudière d'appoint durant 2 à 4 mois. En évitant de faire fonctionner sa chaudière, pendant quelques mois, avec de mauvais rendement pour des simples besoins d'eau chaude, on économise sur la durée de vie de sa chaudière.

L'implantation des capteurs pour chauffe-eau solaire individuel
Leur surface varie entre 2 et 6 m2 en fonction des besoins. Leur fonctionnement optimal est obtenu en les fixant le plus possible au sud, avec une inclinaison entre 30 et 60°, le plus près possible du module de transfert afin de minimiser les pertes de distribution. Dans le Rhône dans la plupart des cas, un kit chauffe-eau solaire composé de 4 m2 de capteur suffit à couvrir 70% des besoins d'une famille composée de 4 à 5 personnes.

Sur un bâtiment neuf, il est souvent possible de les intégrer dans la toiture du bâtiment. Sur un bâtiment ancien, si la toiture n'est pas correctement orientée, la pose sur châssis est envisageable. Celui-ci peut également être installé sur un bâtiment annexe (garage, abris bois, etc.). Dans tous les cas, les capteurs doivent rester accessibles au cas o ù une intervention s'avérerait nécessaire (remplacement de la sonde, purge bouchée, ... ).

Solaire photovoltaïque :

Qu'est ce que le solaire photovoltaïque ?

Le mot « photovoltaïque » désigne le processus qui consiste à transformer la lumière solaire en électricité sans aucune pièce mobile de machinerie, sans bruit, sans pollution et sans combustible. Si vous avez déjà utilisé une calculette solaire, vu un panneau routier à énergie solaire ou mis une pièce dans un parc-mètre à énergie solaire, vous avez déjà vu le solaire PV en action. La conversion PV a été découverte par le physicien français A. Becquerel en 1839. C'est le seul moyen connu pour convertir la lumière directement en électricité.

Le préfixe Photo vient du grec « phos » qui signifie lumière. « Volt » vient du patronyme d'Alessandro Volta (1745-1827), physicien qui a contribué aux recherches sur l'électricité. Littéralement, photovoltaïque signifie électricité lumineuse. La cellule PV, aussi appelée cellule solaire, constitue l'élément de base de la conversion photovoltaïque. Il s'agit d'un dispositif semi-conducteur qui transforme en énergie électrique l'énergie lumineuse fournie par une source d'énergie inépuisable, le soleil. Elle exploite les propriétés des matériaux semi-conducteurs utilisés dans l'industrie de l'électronique : diodes, transistors et circuits intégrés.

Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

Les cellules PV sont de fines tranches planes fabriquées à partir de matériaux appelés semi-conducteurs qui sont capables de conduire l'électricité ou de la transporter. Plus de 90 % des cellules solaires fabriquées à l'heure actuelle sont en silicium, un semi-conducteur, ou métalloïde, présentant à la fois les propriétés d'un métal et d'un isolant.

Une des faces de la cellule est traitée à l'aide d'une substance chargée négativement (par exemple du phosphore). L'autre est traitée à l'aide d'une substance chargée positivement (par exemple du bore). Une couche non conductrice est placée entre les deux couches chargées. Un fil métallique relie la face de la cellule chargée négativement à sa face chargée positivement.

Les modules photovoltaïques intégrés en toiture transforment directement le rayonnement solaire en électricité. L'onduleur converti l'électricité produite par les modules en courant compatible avec le réseau de distribution. Le compteur comptabilise l'électricité produite. Parce que toutes les solutions sont parfaitement intégrées au bâti, vous avez la possibilité de revendre l'électricité solaire produite au tarif de 0,32 € / kWh en fonction du paus de production.

Le temps de retour sur investissement est alors rapide (en moyenne 10 ans).
Le crédit d'impôt a baissé

Selon votre choix, vous pouvez :
- Vendre l'électricité produite au réseau au tarif le plus élevé.
- Utiliser le courant produit pour vos propres besoins électriques, l'excédent d'énergie étant revendu au réseau.