Chaleur solaire: 1 des faits

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1 Energie Solaire Installations Solaires Chaleur solaire: 1 des faits La valeur des installations solaires Caractéristiques Large choix de solutions Frais d exploitation limités Aides financières et avantages fiscaux Coûts externes avantageux Niveau de qualité élevé Données techniques Objet: installations solaires thermiques pour maisons d habitation Dimension du capteur (maison individuelle, eau chaude): 1 m 2 à 1,5 m 2 par personne Dimension du capteur (immeuble, préchauffage de l eau): 0,5 m 2 à 1 m 2 par personne Couverture solaire (eau chaude): 30 % à 70 % Prix de la chaleur solaire: à partir de 20 cts par kwh

2 Coûts de l investissement Par coûts de l investissement en matière d installations solaires, on entend les coûts additionnels que doit supporter celui qui choisit de construire une installation solaire plutôt qu une installation conventionnelle («investissement solaire»). Le montant de ces coûts correspond donc rarement au montant total de la construction de l installation (coûts bruts). Pour calculer le coût d un chauffe-eau solaire, il ne faut ainsi retenir que les coûts supplémentaires par rapport à un chauffe-eau électrique. Aides financières et avantages fiscaux ne sont pas pris en considération. Marge de fluctuation: L investissement solaire peut varier considérablement. Plus les installations sont petites, plus la marge de fluctuation est importante. Pour des systèmes dont la surface d absorbeur est inférieure à 20 m² un facteur 2 peut séparer l offre la plus avantageuse de l offre la plus chère. La qualité et les performances de l installation, et donc sa durée de vie, justifient souvent une différence de prix. Chiffres: L investissement solaire par m² varie en fonction de la taille de l installation: plus l installation est grande, plus les coûts par m² seront bas. Ainsi, un petit système peu coûteux s élèvera à 2000 fr. par m² alors qu une grande installation de plus de 60 m² peut revenir à environ 1000 fr. par m². Répartition des coûts Capteurs: Ils représentent un bon tiers de l investissement solaire (y compris le montage, les travaux effectués par le couvreur et par le plombier). Les coûts peuvent être évalués de la manière 2 suivante: 4700 fr. de coûts fixes auxquels s ajoutent 620 fr. par m² de l aire de l absorbeur. Tuyauterie, armatures et appareils, réglage de l installation: Les frais se montent à environ 30 % de l investissement total. Les coûts fixes sont d environ 2200 fr., quelle que soit la taille de l installation. Stockage: Le stock solaire représente environ un cinquième des coûts. Pour des installations de production d eau chaude sanitaire, les coûts de stockage sont les suivants: 1400 fr. de coûts fixes auxquels s ajoutent 5 fr. par litre que contient le réservoir. Pour des installations solaires fournissant aussi un appoint au chauffage, il faut compter 4300 fr. de coûts fixes plus 2 fr. par litre. Electricité: Les coûts de la partie électrique d une installation solaire neuve s élèvent à 3 % des coûts bruts alors qu ils sont de l ordre de 5 % pour une installation posée dans de l existant. Travaux accessoires: Les coûts varient fortement suivant le cas de figure. En moyenne: ils se chiffrent à 1500 fr. Planification: Dans le cas des petites installations, assez standardisées, le projet est planifié par le fournisseur du système luimême. Les frais de planification s élèvent alors en moyenne à 500 fr. Pour des installations plus grandes, ces frais se montent à environ 10 % des coûts bruts. Frais accessoires: Ce sont principalement les frais engendrés par l obtention du permis de construire (de 0 à 1000 fr.). Chauffe-eau solaires compacts: à moins d une mention expresse, les données du présent dépliant ne s appliquent pas aux chauffe-eau solaires compacts. Travaux accessoires 4 % Electricité 4 % Planification 9 % Frais accessoires liés à la construction 1 % Armatures 28 % Capteurs solaires 36 % Stock solaire 18 % Structure des coûts pour les installations Coûts de l investissement solaire (sans tenir compte d aides financières). solaires usuelles (valeurs moyennes).

3 Frais d exploitation Les frais d exploitation englobent tous les coûts occasionnés par la main-d œuvre et les matériaux nécessaires à l entretien et à la maintenance d une installation. Il faut en outre prévoir un montant couvrant une partie du prix des assurances et des frais d administration. Parmi les frais d exploitation, figurent également les coûts pour l énergie auxiliaire (utilisation de la pompe de circulation). Entretien: On peut estimer les coûts d entretien annuels à 0,5 % de l investissement solaire. Le bénéficiaire d un abonnement à un service d entretien paie en général un peu plus cher. Energie auxiliaire: L énergie consommée par la pompe de circulation dépend de la durée de fonctionnement et de la puissance de la pompe. Cette consommation est minime. (En règle générale: 80 cts par m² d absorbeur et par an pour les grandes installations, jusqu à 1.30 fr. pour les petites installations ou pour les chauffe-eau solaires compacts.) Pour les installations équipées d un échangeur de chaleur extérieur, ce chiffre est doublé parce qu une deuxième pompe est nécessaire dans le circuit de charge du stock, outre la pompe de circulation du circuit de captage. Rendement énergétique S agissant de production d énergie solaire, il y a lieu d établir une distinction entre le rendement de l installation et le rendement par m². Le rendement de l installation indique la quantité d énergie produite par l installation alors que le rendement par m² indique la quantité de chaleur produite par un seul m² de capteur solaire. Il s agit également de faire une différence entre la chaleur dégagée par les capteurs solaires dans le circuit de captage (rendement de captage), la chaleur stockée dans le réservoir (rendement solaire brut), la chaleur qui est effectivement utilisée (rendement solaire net) et l énergie qui est économisée grâce à l énergie solaire (économie d énergie conventionnelle de chauffage). C est cette dernière catégorie d énergie, directement comparable avec les économies d électricité, de mazout ou de gaz naturel, dont il est question par la suite. Hormis le lieu de production et la qualité du système, quatre facteurs influent sur le rendement: Surface d absorbeur: Si la surface d absorbeur est augmentée de 20 %, le rendement de l installation ne s accroît que de 10 % 3 (à consommation d eau chaude constante). Contribution solaire (taux de couverture solaire): Si l on souhaite que la part d énergie solaire passe de 30 à 60 % (facteur 2) pour une installation de production d eau chaude sanitaire, on doit multiplier la surface d absorbeur par un facteur compris entre 2,5 et 3. Fluctuations dans la consommation: Une absence de trois semaines pendant les vacances d été réduit le rendement annuel d une installation de production d eau chaude sanitaire d environ 10 %. Inclinaison et orientation: Dans le cas d une installation de production d eau chaude sanitaire, un capteur incliné à 30 degrés fournit 30 % d énergie en plus qu un capteur en façade verticale. Rentabilité Outre les coûts de l investissement et le rendement énergétique, la rentabilité d une installation solaire dépend principalement de sa durée de vie, admise à vingt ans par l Office fédéral des constructions et de la logistique. Prix de l énergie solaire: Les ouvrages spécialisés révèlent qu il existe d innombrables manières de calculer les coûts de l énergie solaire. Il est dès lors important de toujours définir le mode de calcul utilisé. Le mode de calcul le plus approprié conduit au «prix de l énergie solaire». Il se définit comme le rapport entre les coûts globaux occasionnés par la construction et par le fonctionnement de l installation solaire et l énergie conventionnelle de chauffage qui a été économisée. Ce prix est ainsi directement comparable aux prix du mazout, du gaz naturel, du bois ou de l électricité. Type d installation et taille de l installation: Le prix de l énergie solaire est le plus élevé pour les petites installations solaires; il est le plus bas pour les grandes installations prévues pour le préchauffage de l eau sanitaire dans les immeubles locatifs. Dans le cas de figure le plus avantageux, le prix de l énergie solaire est inférieur à 20 cts par kwh, avoisinant ainsi les prix de l électricité (voir graphique page 1). Influence de la surface d absorbeur: Pour que le prix de l énergie solaire soit bas, il faut que la surface d absorbeur soit adaptée à la consommation d énergie des utilisateurs. La Lieu de production: en plaine Lieu de production: en montagne Chauffe-eau solaires compacts de 330 à 540 kwh/m² de 440 à 720 kwh/m² Préchauffage de l eau sanitaire pour immeuble locatif de 420 à 590 kwh/m² de 550 à 740 kwh/m² Eau chaude sanitaire et apport au chauffage de 250 à 310 kwh/m² de 380 à 530 kwh/m² Économie d'énergie grâce à une installation solaire (Source SPF, Rapperswil).

4 valeur optimale est comprise dans une marge de fluctuation à l intérieur de laquelle le prix de l énergie solaire varie peu. Le rapport recommandé basé sur la surface d absorbeur et la consommation d énergie est le suivant: eau chaude sanitaire pour une maison individuelle, de 1 m² à 1,5 m² d absorbeur par personne; préchauffage de l eau sanitaire pour un immeuble locatif, de 0,5 m² à 1 m² par personne; eau chaude sanitaire et contribution du solaire au chauffage, de 0,6 m² à 1 m² pour 1000 kwh de consommation totale de chaleur par an. Ecologie Temps de retour énergétique: Temps nécessaire à une installation solaire pour produire une quantité d énergie identique à celle investie lors de sa fabrication et de son élimination (énergie grise). Cette période varie entre trois et cinq ans. Facteur de récolte: Rapport entre la quantité d énergie produite par une installation solaire pendant sa durée de vie et la quantité d énergie non renouvelable nécessaire à sa fabrication, à son fonctionnement et à son élimination. Ce rapport est d environ 5 (à titre de comparaison, un chauffage au mazout ou au gaz naturel a un «facteur de récolte» de 0,7 à 0,8). Emission de substances nocives pour l air: Quantité de substances nocives pour l air émises par un système énergétique au cours de sa fabrication, de son fonctionnement et de son élimination. Ces substances comprennent le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de soufre (SO 2 ), le dioxyde d azote (NO 2 ), les composés organiques volatils (hormis le méthane). Les installations solaires sont très peu nocives pour l air. Emission de gaz à effet de serre: Quantité de gaz renforçant l effet de serre émise par un système énergétique au cours de sa fabrication, de son fonctionnement et de son élimination. Ces substances comprennent le dioxyde de carbone (CO 2 ), le méthane (CH 4 ), le gaz hilarant (N 2 O), les hydrocarbures de fluor et de chlore (HCFC). De tous les systèmes de production de chaleur, les installations solaires sont de loin celles qui produisent le moins de gaz à effet de serre. 4 Label de qualité du SPF en matière de capteurs solaires Choix du système, dimensions: Assurez-vous que le système et les dimensions proposés par le planificateur ou par le fournisseur soient conformes aux recommandations relatives à l utilisation de l énergie solaire (document dit «RUES», élaboré par SWISSOLAR). Qualité des produits: Demandez que soient joints à l offre les résultats des tests du SPF, Centre fédéral de recherches solaires de Rapperswil. Vérifiez que les capteurs solaires choisis soient dotés du label de qualité du SPF. Prestations: Demandez au fournisseur du système qu il vous indique de manière détaillée les différents travaux accessoires qui doivent être accomplis. Mise en service: Assurez-vous que les concepteurs du système accompagnent leur offre d instructions détaillées au moment de la mise en service de l installation. Demandez qu on vous fasse parvenir un exemple de documentation. Maintenance et garantie: Avant de passer commande, informez-vous sur les coûts générés par un éventuel service de maintenance et par l entretien. Demandez ce que couvre la garantie. Quelques conseils Projet et planification: L élaboration de grandes installations devrait être confiée à un ingénieur indépendant. Les petites installations par contre (en particulier les chauffe-eau solaires compacts) présentent l avantage d être standardisées par le fournisseur du système ce qui facilite le projet. Comparaison d offres: Seules peuvent être comparées les offres dont le contenu est identique. Mais comment savoir ce que doit comporter une offre pour une installation solaire? Il est possible d obtenir des offres-type ainsi qu une liste intitulée «Contenu de l offre» auprès de la SOFAS. Demandez aux entreprises de soumettre des offres qui répondent aux critères de la SOFAS. Il peut également être utile de consulter un spécialiste. Chauffe-eau solaire compact.

5 Qualité Dans le domaine de l énergie solaire comme dans celui de l industrie automobile, les contrôles de performance et les normes de qualité revêtent aujourd hui une importance croissante. Contrôle des produits: La plupart des fabricants d installations solaires font éprouver leurs capteurs et leurs systèmes au centre officiel de tests SPF de l Ecole d ingénieurs de Rapperswil. On y vérifie le rendement, les caractéristiques propres aux matériaux et la durabilité des capteurs solaires. Les produits ainsi contrôlés obtiennent un label de qualité (voir exemple cidessus). Indépendant, le SPF voit son financement assuré par la Confédération via l Office fédéral de l énergie. Par leur qualité et leur sérieux, les tests effectués au SPF ont un impact au niveau européen. Normes: Agissant de concert avec l Office fédéral de l énergie OFEN et Energie 2000, les principales organisations suisses compétentes dans le domaine de l énergie solaire (SWISSOLAR, PROMES et SOFAS) ont publié des recommandations relatives à l utilisation de l énergie solaire (RUES). Cette réglementation qui englobe l ensemble des normes existant en matière d installations solaires sert de guide aux ingénieurs et aux installateurs. Les compacts Les chauffe-eau solaires compacts sont de petits systèmes complets servant à la préparation d eau chaude sanitaire dans les maisons individuelles. Qualité éprouvée: Les chauffe-eau solaires compacts sont testés au centre SPF en tant que système complet. Les tests de système standardisé permettent de prendre en considération l interaction des différents éléments du système (capteurs, tuyauterie, stock, pompes, régulation) pour établir une image fidèle de la qualité de l ensemble. Des conditions de livraison bien définies: Un fournisseur s occupe de la livraison et du montage complet d un chauffeeau solaire compact. D ordinaire facturées séparément, les prestations accessoires sont dans ce cas incluses. Simplicité du montage: Les chauffe-eau solaires compacts sont prêts à l emploi; les frais pour l électricien sont minimes. En règle générale, le montage s effectue en un jour. Prix séduisant: Le passage de la production individuelle à la production en série permet de diminuer le prix des installations solaires. Prêt à l emploi, un chauffe-eau solaire compact revient au total en 1997 entre fr. et fr. (prix brut). Le coût du seul investissement solaire représente dans ce montant entre 7000 fr. et fr. Système complet: Les éléments du système sont interdépendants. Les frais d exploitation et les frais d entretien de chaque élément sont réduits. La garantie est globale. Rendement élevé: Les chauffe-eau solaires compacts permettent d économiser en Suisse environ 2000 kwh d énergie 5 conventionnelle de chauffage par an. Prix de l énergie solaire: Les chauffe-eau solaires compacts fournissent de la chaleur solaire pour un prix qui varie entre 25 cts et 40 cts par kwh. Le facteur coût La simplicité des systèmes est une condition indispensable pour que les coûts d investissement et d exploitation soient aussi bas que possible. Les armatures et les fonctions de réglage supplémentaires sont à la fois synonymes de frais additionnels et de fragilité accrue du système. Augmenter le rendement de l installation en recourant à des techniques onéreuses est souvent peu rentable. Capteurs: Dans le cas d installations posées sur des toits inclinés, la différence de prix entre l intégration totale des capteurs en toiture ou le montage de capteurs sur le toit n est pas très élevée. Pour les constructions neuves, le système de l intégration permet de réaliser des économies sur les matériaux de couverture du toit. L utilisation de capteurs à tubes sous vide plutôt que de capteurs plans vitrés augmente l investissement mais cette solution améliore le rendement de l installation. Pose de conduites: La pose de conduites est d autant plus avantageuse que la distance qui sépare les capteurs du stock solaire est petite. Il ne faut pas oublier que chaque mur à percer représente un coût. Stockage: Le choix des matériaux utilisés pour le stock et pour le manteau de l isolation thermique du stock joue un rôle déterminant au niveau des coûts. Si les chauffe-eau en acier inoxidable sont plus chers que les chauffe-eau recouverts de matière synthétique ou que les chauffe-eau en acier émaillé, leur longévité est toutefois supérieure. L utilisation de tôle pour le manteau de l isolation thermique est une solution qui est également coûteuse. Le fait de réaliser un réservoir soudé entraîne différentes conséquences par comparaison avec un réservoir d'un bloc: s'agissant de chauffe-eau, la différence de prix est considérabel alors qu'elle est faible pour les grands réservoirs soudés. Le type d échangeur de chaleur interne à la cuve de stockage ou externe n exerce qu une faible influence sur les coûts. Planification: Les petites installations sont généralement planifiées directement par le fournisseur du système. Concernant les grandes installations et les installations spéciales, la consultation d un spécialiste neutre peut conduire à une diminution des coûts. Exécution: Le nombre d entreprises impliquées dans l installation du système est un élément qui a son importance en matière de coûts.

6 Aides financières Certains cantons et communes accordent des aides financières. La pose d une installation solaire sur un bâtiment existant permet d obtenir des allégements fiscaux. Différents centres d information publics vous conseillent gratuitement, de même que les délégués cantonaux à l énergie. Aides financières: Les services cantonaux compétents renseignent sur les conditions à remplir pour avoir droit aux aides financières, sur le montant de ces aides ainsi que sur la procédure à suivre. Allégements fiscaux: Des allégements fiscaux sont proposés dans la plupart des cantons en cas de transformations permettant d économiser de l énergie. Le mode de calcul varie d un canton à l autre. En matière d avantages fiscaux, la Confédération et les cantons tiennent des comptes séparés. Centres de conseil: Spécialisés dans le domaine de l énergie solaire, plus de 70 bureaux-conseils cantonaux et régionaux fournissent de la documentation spécialisée aux architectes actifs dans le domaine de la construction d installations solaires. Différents services cantonaux et communaux spécialisés dans l énergie distribuent gratuitement des feuillets d information. Coûts externes 6 Les systèmes de production de chaleur engendrent des coûts non couverts directement par le producteur. Par coûts non couverts, on entend les sommes dépensées pour réparer les dommages causés à l environnement par les systèmes de production de chaleur. Ces coûts ne sont pas payés par l utilisateur mais par mazout extra-léger 6,0 cts/kwh gaz naturel 4,0 cts/kwh bois en plaquettes 1,0 cts/kwh électricité 5,5 cts/kwh chaleur solaire 1,0 cts/kwh Majorations du prix de l énergie calculées en tenant compte des coûts externes. la collectivité c est du moins encore le cas aujourd hui. Pour le seul cas de la Suisse, ces coûts se chiffrent à plusieurs milliards de francs par an pour l ensemble du secteur énergétique. Majoration du prix de l énergie: Un calcul économiquement correct ne doit pas négliger les coûts externes qu entraînent les

7 systèmes de production de chaleur. C est ainsi que les cantons, les communes mais aussi l Office fédéral des constructions et de la logistique incluent les coûts externes lorsqu ils évaluent le coût des systèmes de chaleur prévus dans le cadre de constructions publiques. Les coûts externes sont intégrés dans le prix des différents types d énergie sous la forme d une majoration de prix. Différences selon les types d énergie: Le niveau de ces majorations calculées diffère selon les types d énergie. Les énergies renouvelables comme le bois ou la chaleur solaire connaissent une majoration nettement plus faible que les énergies fossiles comme le pétrole ou le gaz naturel. Contrairement à la production de chaleur par l électricité d origine fossile ou par les carburants, les installations solaires en activité n engendrent presque aucun coût externe. C est seulement lors de la fabrication et de l élimination de ces installations qu il faut compter avec de tels coûts. Glossaire 7 Investissement solaire: coût d investissement additionnel engendré par la construction d une installation solaire plutôt que d une installation de production de chaleur conventionnelle. Taux de couverture solaire: quantité d énergie solaire utilisée pour le chauffage de l eau sanitaire ou le chauffage de locaux, rapportée à la consommation d énergie globale. Prix de l énergie solaire: montant économisé sur l énergie conventionnelle de chauffage grâce à une installation à capteurs solaires. Rendement de l installation: efficacité énergétique globale d une installation solaire. Rendement par m²: production énergétique par un seul m² d une installation solaire, en principe rapportée à l énergie solaire touchant le capteur. Énergie conventionnelle de chauffage: énergie nécessaire en plus de l énergie solaire pour chauffer toute l année les locaux. Économie d énergie conventionnelle de chauffage: quantité d énergie conventionnelle de chauffage remplacée par l énergie solaire. Sources Basler et Hofmann: «Coûts et exploitation d installations solaires thermiques» (prix de 1993), étude menée pour le compte de l Office fédéral de l énergie OFEN, programme d action Energie 2000, programme d action «énergie suisse»; Berne 1997 «Recommandations sur l utilisation de l énergie solaire» (RUES), Distribution: SWISSOLAR, Fax «Les capteurs sur le banc d essai», dépliant de la série «Energie Innovation». Distribution: Infoenergie, Fax Adresses utiles Marché Swissolar, Secrétariat romand, case postale 9, 2013 Colombier, tél , Fax , Internet: Promes, association des professionnels romands de l énergie solaire, case postale 9, 2013 Colombier Tél , Internet: Garantie de qualité Institut für Solartechnik, HSR, Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil Tél , Fax Permis de construire Bureau des constructions de la commune concernée Aides financières Service de l énergie du canton concerné SuisseEnergie Office fédéral de l énergie OFEN, Worblentalstrasse 32, CH-3063 Ittigen Adresse postale: CH-3003 Berne Tél , Fax office@bfe.admin.ch EnergieInnovation nº 34 réédition septembre 2002