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1 LE SOLAIRE THERMIQUE Conférence du 12 mai 2010 par M. Joseph Dejonghe, expert solaire thermique pour la Division de l énergie du Ministère de la région Wallone. (M. LEFORT, Président présente l association IDDEES, et parle du dernier déplacement de l association dans les locaux de RTE, gestionnaire du réseau de transport français d électricité. Critique du solaire photovoltaïque (à voir avec Dominique) Le solaire thermique est quant à lui rentable sans subvention. M. DEJONGHE : En 1984, M. Dejonghe explique avoir réalisé un système de chauffe-eau thermique composé d un panneau de polycarbonate intégré en toiture avec des bouteilles d eau minérale composant les tuyaux de passage du liquide calorifique. Ces bouteilles résistent mal aux UV, mais 25 ans après, ce système fonctionnait encore très bien. Les capteurs actuels fonctionnent pour 30 ans au moins, mais sans doute beaucoup plus. On n a pas pour le moment davantage de recul. Le rendement de ces capteurs est en tout cas bien plus élevé que celui des panneaux photovoltaïques. source image : La base de toute économie d énergie est de bien construire, d apprendre à consommer sans gaspiller, avec notamment la notion de négawatts, c est-à-dire réfléchir à l énergie non consommée au lieu de produire de l énergie et de l utiliser sans compter. La maison de l avenir est la maison à énergie positive, qui produit de l énergie et peut la restituer dans le réseau, même si on en est aujourd hui en France seulement à essayer

2 d atteindre une maison passive, c est-à-dire qui ne consomme pas ou presque pas d énergie. L Allemagne a dans ce domaine 15 ans d avance. Dans ces règles de base de la construction, on trouve celles de la construction bioclimatique : construire en fonction du climat où l on vit, profiter du soleil bas en hiver pour un chauffage thermique par les vitres et se protéger du soleil haut en été pour empêcher le soleil de chauffer la maison par ces mêmes vitres. Il faut également bien isoler et orienter la maison. Dans un second temps, quand tout cela est fait, on peut faire appel aux énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien), mais pas avant d avoir assurer à sa maison une bonne étanchéité calorifique.. M. Dejonghe explique être descendu d un équivalent de 2000 litres de fuel à 1000 litres équivalent fuel avec 30m2 de capteurs haut rendement disposés sur le toit. L énergie reçue du soleil est très importante, il suffit de savoir la convertir pour remplacer les énergies fossiles qui vont se raréfier ou qui deviendront beaucoup plus chères d ici 100 ou 200 ans. On reçoit une énergie de 1000W/m2 quel que soit l endroit où l on se trouver sur la planète, sur une base annuelle, en prenant en compte le temps couvert comme les éclaircies. Or, une exposition énergétique de 1000kWh/m2 équivaut à l utilisation de 100 l de fuel en Lorraine où l on compte 60% de lumière diffuse (temps couvert) et 40% de lumière directe (temps ensoleillé). Une région très ensoleillée peut produire jusqu à 2700kWh/m2. Un système de chauffe-eau solaire thermique individuel doit assurer l eau sanitaire au moins en été (mi-mai à mi-sept par ex) En hiver, il permet déjà un préchauffage de l eau avant son entrée dans le chauffe-eau. Le capteur fonctionne à la luminosité. Le rendement du photovoltaïque est de 20%, bien moindre que celui du solaire thermique (qui atteint 80% idéalement). Le photovoltaïque voit son rendement baisser avec la chaleur, alors que le solaire thermique est lui gêné par le froid. Ceci pose le problème de primes plus élevées pour l installation d un panneau photovoltaïque incorporé dans le toit alors qu il est moins performant que si on laisse un petit espace entre la toiture et le panneau. Le cœur du système de l installation solaire thermique est l absorbeur sélectif, qui permet de limiter les pertes en infra rouge. Les procédés sont multiples : Chrome noir, CERMET, etc, le principe étant qu une peinture noire absorbe le maximum de rayonnement et que le système piège les infras rouges qui repartent. Ce système se présente sous la forme d une plaque métallique en contact avec un tuyau en cuivre contenant le liquide calorifique, protégée par une vitre pour garder la chaleur Description du système On utilise un cumulus polyvalent avec plusieurs sources d alimentation, en premier lieu le circuit solaire, on envoie les calories du récepteur vers le système d échange du cumulus par l intermédiaire d un liquide calorifique : le propylène glycol (antigel non dangereux).

3 La mesure du ph permet de savoir si l antigel est encore performant ou pas, et s il faut le changer. Il doit rester basique. En cas de non ensoleillement, il y a un basculement entre le système thermique et la chaudière fossile classique (gaz, électricité ou fuel). source image : webchercheurs.com Entre 50 et 80% de l eau chaude peut être assurée par le solaire. On branche sur ce circuit d eau chaude douche, lave linge, lave vaisselle. Avec le gaz, on branche en série le chauffe-eau solaire sur une chaudière au gaz. L installateur peut trouver une solution pour tous les cas de figure. Les panneaux peuvent se mettre sur une toiture en pente, un toit plat (avec des panneaux posés lestés) ou en vertical, sur des garde-corps. Plus il fait froid et plus la chaleur sort à travers le simple vitrage des capteurs plans, et la différence de température fait baisser le rendement. D un autre côté, cela permet de faire fondre la neige par la chaleur du verre, et ainsi de dégager le capteur. Les systèmes de distribution à haute température (convecteurs qui demandent de l eau à 80 ) font baisser le rendement car il est plus difficile d obtenir une telle température par temps couvert.

4 Il faut s orienter vers des systèmes à basse température avec des radiateurs surdimensionnés dans les bâtiments si l on veut une participation efficace du solaire thermique pour le chauffage. Pour les capteurs, plusieurs solutions sont proposées : tube sous vide phillips ou tube de sydney (cpc) : tube de verre entourant les capteurs, Mois performant que le suivant, mais intéressant à température modérée, car beaucoup moins cher à l installation. Il y a eu des essais de double vitrage sur les capteurs mais cela provoque un risque de trop grande différence de température entre les deux vitres par temps de pluie par exemple. Tbsv : rolls royce a circulation directe, ou à caloduc Très performant mais plus cher et intéressant surtout au-dessus de Dimensionnement La taille du capteur doit être calculée pour chauffer 50% à 70 % de la consommation en eau chaude sanitaire en période où l on doit chauffer le bâtiment, et 100% en période de non chauffe du bâtiment. Il faut donc avant tout évaluer la consommation journalière réelle. En chiffres : Il faut généralement une superficie de 1m2 à 1,7m2. La taille devra être plus importante si on ajoute la machine à laver et le lave-vaisselle sur le circuit. Il existe un mélangeur pour adapter le système à sa machine à laver (pour que l eau n arrive pas trop chaude du chauffe-eau. Il n est donc pas nécessaire de changer l électroménager. Pour un chauffage sanitaire, un pan de toit est toujours orienté correctement quitte à augmenter un peu la surface des capteurs, mais il ne faut pas orienter à l est. L inclinaison est moins gênante car cela ne pénalise le rendement que le matin et le soir. On peut capter le peu de lumière en hiver en augmentant fortement la surface de captage (passer de 7m2 à 25m2), mais cela n a d intérêt que sur une maison très bien isolé et avec un système de chauffage à basse température, sinon le gain de rendement sera nettement moindre. Les politiques d aides publiques devraient logiquement se réorienter vers l isolation des maisons avant les appoints à la production d énergie du solaire. An niveau des coûts, le soutien solaire au chauffage nécessite une surface de capteurs plus importante que pour assurer seulement l eau chaude sanitaire, tout en ne nécessitant qu une seule et même installation. Pour une petite installation (eau chaude), le prix de revient se situe entre 1000 et 1200 du m2, aides financières à déduire, contre 800 à 1000 le m2 pour des systèmes plus grands, qui représentent un bon investissement pour l avenir. Que faire avec les apports non consommés en été? Le stockage d eau chaude a été abandonné. Il faudrait une cuve de 100 m3 de stockage recouverte de 1 m d isolant pour permettre de couvrir 90% de ses besoins.

5 Lorsqu il fait très chaud, l installation s arrête automatiquement, la chaleur s évacuant sans échauffer le bâtiment en été. Actuellement, la piste du stockage chimique par changement de phase est étudié et permet de stocker beaucoup plus d énergie. Zéolithe ou silicagel restituent de la chaleur quand ils absorbent l humidité, et ensuite l excès de chaleur permet de les déshydrater à nouveau. Des parpaing avec zéolithes dans les murs, séchés, pourraient une fois humidifiés restituer la chaleur. Il faudrait néanmoins que le prix du pétrole augmente pour que ce soit intéressant de produire ces composés à grande échelle. Questions des participants : Le stockage dans le sol est-il possible? Il est difficile car il faut avoir recours à une pompe à chaleur pour récupérer l énergie dissipée dans le sol, donc avoir recours à l électricité. Ce système ne serait lui aussi rentable qu avec une augmentation du prix du pétrole. Y a-t-il une perte de rendement avec les salissures sur les vitres? Peut-être 5% maximum, mais la pluie nettoie en particulier grâce à la pente, et le système ne nécessite donc pas d entretien. Qu en est-il de l énergie grise du système? L énergie nécessaire à la production du caisson aluminium est restituée par le système en 3 ans. Pour les tubes sous vide, la restitution se fait entre 5 et 7 ans. Actuellement, le problème est surtout la maîtrise de la technologie par les installateurs alors que les matériaux (autrichiens, allemands) sont bons.