Panneaux solaires thermiques [guide] : principe, utilisation, coût

installation solaire

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Les panneaux solaires thermiques sont moins répandus que les panneaux solaires photovoltaïques. Pourtant, ce sont des installations tout aussi rentables et intéressantes, qui permettent de produire de la chaleur grâce à l'énergie solaire. Ils peuvent ainsi être utilisés pour la production d'eau chaude sanitaire ou pour un chauffage partiel. Fonctionnement, utilisation, coûts et avantages des panneaux solaires thermiques dans ce guide.


💡 Qu'est-ce qu'un panneau solaire thermique ?

L'eau chaude sanitaire et le chauffage représentent une part très importante de l'usage de l'électricité des ménages - plus de 40%, selon l'Ademe. Le panneau solaire thermique, utilisant l'énergie solaire pour produire de la chaleur, apparaît donc comme une excellente solution pour réduire ses factures d'eau chaude, mais aussi son empreinte écologique.

🧐 À quoi sert un panneau solaire thermique ?

Les panneaux solaires thermiques sont surtout utilisés pour la production d'eau chaude sanitaire dans un logement ou un local. Mais si l'eau chaude est l'utilisation la plus courante de ces panneaux, ils ont différents usages possibles selon le budget et les objectifs du foyer.

Par exemple, il est aussi possible de chauffer sa maison avec ce type d'installation, en prévoyant un plus grand nombre de panneaux solaires et donc un budget plus important.

Les panneaux solaires thermiques peuvent par ailleurs être utilisés avec une climatisation solaire. Ici, le rôle des panneaux est d'élever la température d'un fluide à l'intérieur du système, ce que l'on appelle la compression thermique. Les climatiseurs thermiques sont toutefois principalement utilisés dans les bâtiments tertiaires.

🖇 Différence entre panneau solaire thermique et photovoltaïque

On distingue deux types principaux de panneaux solaires, dont les panneaux solaires thermiques et les panneaux solaires photovoltaïques. Ils sont très différents dans leur mode de fonctionnement :

  1. Les panneaux solaires thermiques : comme mentionné plus haut, les panneaux solaires thermiques utilisent l'énergie solaire pour produire de la chaleur et permettent ainsi de produire de l'eau chaude ainsi que de chauffer un logement ;
  2. Les panneaux solaires photovoltaïques : plus courants, les panneaux solaires photovoltaïques captent la lumière du soleil, puis la transforment en électricité, qui est ensuite directement utilisée pour alimenter les différents équipements électriques d'un logement. Les panneaux solaires photovoltaïques existent aussi en kits montables soi-même.

Quid des panneaux solaires hybrides ? Il existe aussi des panneaux solaires hybrides, qui représentent une solution 2 en 1.Ils sont à la fois capable de capter la lumière et la chaleur du soleil, afin de générer simultanément de l'électricité et de l'eau chaude pour une habitation. Ce sont d'excellentes alternatives pour parvenir à une indépendance énergétique. Cependant, comme ce sont des technologies encore nouvelles en France, les panneaux solaires hybrides coûtent beaucoup plus chers que les panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques, même si les économies réalisables permettent d'amortir cet investissement de départ.

⚙ Principe de fonctionnement du panneau solaire thermique

Le panneau solaire thermique est aussi couramment connu sous le nom de capteur solaire thermique - ce qui résume bien son mode de fonctionnement. En effet, le principe du panneau solaire thermique est assez simple : le panneau est installé sur le toit ou sur le sol selon la configuration du logement, puis capte la chaleur du soleil via un liquide calopoteur, pour produire de l'eau chaude sanitaire. L'énergie solaire est captée via trois phénomènes :

  1. L'effet de corps noir : les panneaux solaires thermiques se reconnaissent par leur couleur noire. C'est cette couleur noire qui leur permet d'absorber la chaleur du soleil ;
  2. L'effet de serre (selon le modèle) : il s'agit ici de "piéger" la chaleur captée grâce à une vitre, afin de l'empêcher de s'échapper ;
  3. L'effet isolant : la chaleur est enfin conservée dans un panneau thermiquement bien isolé.
Les deux types de panneaux solaires thermiques :
  1. Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) : dans ce cas, les capteurs solaires sont directement liés avec un ballon d'eau chaude, afin d'assurer la production d'eau chaude sanitaire ;
  2. Le système solaire combiné (SSC) : un système plus complexe et relié à plusieurs circuits. Ici, les panneaux solaires thermiques permettent de gérer l'eau chaude, mais aussi le système de chauffage (radiateurs, planchers chauffants, etc.). Cette installation n'est rentable que dans une habitation très bien isolée, et n'est possible que dans un logement pouvant accueillir un ballon d'eau de plus de 500 litres.

🔎 Panneaux solaires thermiques : les principales technologies utilisées

Tous les panneaux solaires thermiques ont un point commun : le fluide caloporteur. C'est ce fluide qui capte la chaleur du soleil et la transporte des panneaux jusqu'au ballon d'eau chaude. En revanche, il existe différentes technologies de capteurs thermiques.

☑ Les capteurs vitrés

maison panneaux solaires thermiques

Lorsqu'il s'agit de panneaux solaires thermiques, les capteurs plans vitrés sont la technologie la plus courante en France. Le panneau se compose d'une vitre noire qui capte et "emprisonne" la chaleur, comme avec le principe de l'effet de serre.

Les capteurs plans vitrés peuvent capter en moyenne 350 kWh annuel par m2. Ils ont aussi un rendement et un prix moyens par rapport aux autres technologies.

☑ Les capteurs non vitrés

Les capteurs plans non vitrés sont le système le moins coûteux, mais en contrepartie, le rendement est très inférieur à celui des autres technologies existantes. Ici, il n'y a pas de vitre et les tubes dans lesquels passe le fluide caloporteur sont donc directement exposés au soleil.

Par conséquent, ce système dépend beaucoup plus des conditions extérieures (températures, saison, etc.), et la température dépasse rarement les 30 degrés. Cette technologie est ainsi plutôt utilisée pour du préchauffage ou encore le chauffage de l'eau d'une piscine.

☑ Les capteurs tubulaires

Il s'agit de la technologie la plus avancée des panneaux solaires thermiques sur le marché. Les capteurs tubulaires se présentent sous la forme de plusieurs tubes en vitre placés les uns à côté des autres. Ils peuvent capter en moyenne 500 kWh annuel par m2. En général, pour les besoins domestiques, un capteur plan vitré suffit, mais les capteurs tubulaires seront à privilégier dans des conditions plus extrêmes (faible taux d'ensoleillement, grand froid, etc.), étant donné qu'ils sont moins sensibles aux ombrages.

Cette technologie offre aussi le meilleur rendement, mais attention, les risques de surchauffe sont réels, ne la rendant pas adaptée à certaines régions. Il faut aussi savoir que, avec tous ses avantages, ce système est le plus onéreux aujourd'hui.

📈 Quel est le rendement d'un panneau solaire thermique ?

maison consommation panneaux solaires thermiques

Le rendement d'un panneau solaire thermique correspond au rapport entre l'énergie captée et celle réellement produite et utilisée. Il est exprimé en pourcentage, et plus il est élevé, plus on considère que le panneau est performant.

Ainsi, le rendement annuel moyen des panneaux solaires thermiques est estimé entre 30 et 40% (chiffre énoncé par les différents fabricants et fournisseurs de panneaux solaires comme Total Energies). Cependant, en fonction du type de capteurs, le rendement peut varier considérablement. Par exemple, le capteur plan vitré peut atteindre un rendement de jusqu'à 80%, ce qui veut dire que la perte d'énergie est assez faible.

Comment optimiser le rendement de mes panneaux solaires thermiques ?
  1. Orienter les panneaux vers le sud : tout comme avec les panneaux photovoltaïques, l'orientation des panneaux solaires thermiques est aussi importante. L'idéal est de choisir une orientation plein sud, vers le sud-est ou encore vers le sud-ouest, car cela permet de capter le plus de rayons de soleil en journée. Il faut aussi prendre en compte l'inclinaison des panneaux, sachant que l'inclinaison recommandée est de 45 à 50 degrés pour un rendement optimal des panneaux solaires thermiques ;
  2. Isoler l'installation pour limiter les pertes de chaleur : il faut imaginer que les panneaux solaires thermiques fonctionnent comme une baie vitrée dans laquelle la chaleur s'accumule lorsque le soleil brille à l'extérieur, à condition qu'elle reste fermée. Il est ainsi indispensable d'isoler correctement son installation pour limiter les pertes de chaleur. C'est pendant la phase d'entretien que l'on peut vérifier la qualité d'isolation de ses panneaux ;
  3. Bien choisir le taux de couverture : il s'agit ici de bien dimensionner ses panneaux solaires thermiques, c'est-à-dire déterminer le nombre de panneaux nécessaires ou la surface à couvrir pour satisfaire les besoins en eau chaude du foyer. Mais il faut faire attention car plus il y a de panneaux, plus il y a de risque d'obtenir un rendement faible. Cela s'explique par le fait qu'en été, le soleil est trop chaud, forçant l'installation à se mettre en pause pour ne pas surchauffer. En hiver, par contre, il n'y a pas assez d'ensoleillement pour que les panneaux puissent produire une quantité de chaleur suffisante. Autre point d'attention : la surface de couverture pour un chauffe-eau solaire individuel ne sera pas forcément la même que pour un système solaire combiné ;
  4. Bien choisir le type de capteur : le choix du capteur doit dépendre de la région dans laquelle se trouve le logement. Comme dit plus haut, dans des régions à faible taux d'ensoleillement, les capteurs tubulaires sont plus judicieux. Il faut aussi considérer les objectifs du foyer. Par exemple, un foyer qui veut se tourner vers une autoconsommation d'eau chaude (même la nuit et même en hiver par exemple), les capteurs plans vitrés ne suffisent pas. Il faudra également se tourner vers les capteurs tubulaires pour obtenir un meilleur rendement. Enfin, pour le chauffage d'une piscine, inutile d'investir dans des capteurs trop coûteux, car les capteurs plans non vitrés font amplement l'affaire.

💰 Quel prix pour investir dans un panneau solaire thermique ?

Pour donner un ordre de grandeur, on estime que le coût d'une installation complète (avec la pose par un professionnel certifié RGE Qualisol) va de 5 000 à 18 000€. Comme on peut le constater, l'écart est conséquent, car les éléments qui font varier ce chiffre sont très nombreux : la taille de l'installation, les composants du panneau, la capacité du ballon, l'usage de l'installation, etc.

Pour plus de détails, voici en moyenne les prix à prévoir :

Prix des panneaux solaires thermiques
Type de chauffe-eau Coût moyen (pose incluse)
Chauffe-eau solaire individuel (CESI) 900 à 1 700€/m² de capteur
Système solaire combiné (SSC) 1 100 à 1 300€/m² de capteur

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💎 Quelles aides de l'Etat pour financer un projet de panneau solaire thermique

Fonctionnant à l'énergie solaire, les panneaux solaires thermiques sont des solutions 100% écologiques qui contribuent grandement à la transition énergétique. Il est logique que ce type d'installation soit éligible aux différentes aides de l'Etat dédiées aux travaux de rénovation énergétique.

Les aides et subventions disponibles pour le financement des panneaux solaires thermiques en 2021
Nom de l'aide Détails Montant
MaPrimeRénov Une aide de l'Anah (regroupée avec le crédit d'impôts en 2021) destinée aux travaux de rénovation énergétiques
  • Jusqu'à 4 000€ pour un chauffe-eau solaire
  • Jusqu'à 8 000€ pour un système solaire combiné
La Prime Coup de Pouce Un soutien financier de la part des fournisseurs d'énergie, dans le cadre des Certificats d'Economies d'Energie (CEE)
  • Jusqu'à 4 000€ pour les ménages modestes
  • Jusqu'à 2 500€ pour les autres ménages
L'éco-prêt à taux zéro Un prêt bancaire garanti à taux nul pour un projet de rénovation énergétique Jusqu'à 30 000€
La TVA réduite Une réduction de la TVA pour des travaux d'installation dans le cadre d'une rénovation énergétique TVA à 5,5%

⭐ Les avantages et inconvénients du panneau solaire thermique

Etant donné qu'une installation de panneaux solaires thermiques coûte chère, c'est un projet qui doit se réfléchir. Ses avantages sont multiples, mais elle a aussi ses limites qu'il ne faut pas négliger. Voici pour peser le pour et le contre :

Les avantages et inconvénients des panneaux solaires thermiques
Avantages Inconvénients
  • Une solution efficace pour produire et consommer une énergie renouvelable
  • Une solution efficace pour réduire ses factures d'électricité, notamment le budget lié à l'eau chaude et au chauffage
  • Une solution compatible avec l'exigence EnR de la RT 2012
  • Un nombre de panneaux réduit par rapport à une installation photovoltaïque (2 panneaux suffisent pour un ballon de 300L)
  • Un entretien peu contraignant par rapport aux chaudières et aux pompes à chaleur
  • Une installation éligible aux aides financières pour la transition énergétique
  • Une installation qui reste chère malgré les aide et les économies attendues
  • Une installation qui ne s'adapte pas aux équipements déjà en place dans le logement. Il faut souvent un ballon solaire spécial
  • Un système que ne peut pas couvrir tous les besoins en eau du foyer en hiver et qui nécessite donc une énergie de remplacement
  • Des panneaux qui produisent uniquement de l'eau chaude, et non de l'électricité
  • Une installation sensible à la grêle et au gel

🔎 Panneau solaire thermique : questions fréquentes

▶️ Où trouver un installateur de panneaux solaires thermiques ?

L'installation des panneaux solaires thermiques doit être réalisée par un installateur professionnel disposant d'une qualification RGE Qualisol. Cela est une condition obligatoire pour pouvoir bénéficier des aides financières du gouvernement, mais en plus, cela est indispensable pour des raisons de sécurité étant donné la complexité de cette installation.

Pour trouver un installateur, il est conseillé de se rendre sur les annuaires en ligne. Le plus recommandé est l'annuaire FAIRE, qui est un site gouvernemental regroupant tous les professionnels RGE en France et permettant de localiser les plus proches de chez soi. Il est aussi conseillé de demander des devis auprès de différents artisans pour mieux comparer les tarifs.

panneaux solaires thermiques

Enfin, pour éviter les arnaques, voici quelques points à vérifier lorsqu'on choisit son professionnel :

  • Vérifier sa certification RGE Qualisol ;
  • Privilégier un technicien plutôt qu'un commercial ;
  • Vérifier l'ancienneté de l'entreprise ;
  • Vérifier la garantie décennale de l'entreprise.

▶️ Mon ballon d'eau chaude existant peut-il servir pour cette installation solaire ?

La réponse courte est non. Il faut un ballon solaire spécial lorsqu'on fait installer des panneaux solaires thermiques car un ballon classique n'est pas compatible. Cela constitue l'un des principaux inconvénients de cette installation, sachant qu'elle est donc plus contraignante à mettre en place pour un projet de rénovation qu'un projet de construction.

▶️ Quelle surface de panneau solaire thermique choisir ?

Les apports solaires, la composition et les besoins du foyer, l'orientation des panneaux, etc. Il y a une multitude de critères à prendre en compte pour définir la surface de couverture nécessaire deses panneaux solaires thermiques. À titre d'indication toutefois, on estime que la surface des capteurs solaires correspond en moyenne à 1 à 1,5m2 par personne avec un chauffe-eau solaire individuel.

Pour un système solaire combiné, on peut compter 1m2 de capteurs pour 6 à 10m2 chauffés.

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