L'énergie solaire thermique consiste à produire de la chaleur au moyen de capteurs solaires. Elle se distingue du photovoltaïque, qui produit de l'électricité, et de la géothermie, qui puise sa chaleur dans le sol et non dans le rayonnement.

Son application la plus répandue et la plus rentable est le chauffe-eau solaire individuel, souvent désigné par son sigle CESI.

Principe d'un adoucisseur d'eau

Des capteurs installés en toiture absorbent le rayonnement solaire et chauffent un fluide caloporteur, de l'eau additionnée d'antigel. Ce fluide circule dans un circuit fermé jusqu'à un échangeur situé dans un ballon de stockage, où il cède sa chaleur à l'eau sanitaire, puis repart se réchauffer.

Une régulation compare la température des capteurs à celle du bas du ballon et ne fait tourner le circulateur que lorsque le capteur est plus chaud : sans cette condition, l'installation refroidirait le ballon la nuit.

Performances attendues du solaire thermique

Un chauffe-eau solaire bien dimensionné couvre couramment 50 à 70 % des besoins annuels en eau chaude sanitaire d'un foyer en France métropolitaine, davantage dans le sud, moins dans le nord et l'est.

Ce taux de couverture ne doit surtout pas viser 100 % : une installation dimensionnée pour couvrir décembre produirait un excédent massif en été, avec des surchauffes qui abîment le fluide et les joints. La bonne conception accepte un appoint en hiver.

Dimensionner

La règle usuelle retient un à 2 mètres carrés de capteurs par personne, et un volume de ballon de l'ordre de 50 à 75 litres par personne, ajustés selon la région et les habitudes.

Le ballon doit être suffisant pour stocker la production d'une belle journée et assurer l'autonomie d'un jour peu ensoleillé, sans être surdimensionné : un ballon trop grand ne monte jamais en température, ce qui dégrade le confort et favorise le développement bactérien.

L'orientation sud et une inclinaison de 40 à 50 degrés conviennent bien à un usage annuel ; une inclinaison plus forte favorise l'hiver.

L'appoint

Il est indispensable et il conditionne la performance réelle. Trois montages existent : une résistance électrique intégrée au ballon solaire, un ballon séparé alimenté par la chaudière, ou un échangeur de chaudière dans le même ballon.

La règle qui décide de tout : l'appoint ne doit jamais chauffer la partie basse du ballon, où arrive l'eau froide et où les capteurs viennent puiser. Un appoint mal placé réchauffe le bas du ballon, la régulation ne démarre plus, et l'installation solaire cesse de produire.

Cette erreur de conception est, de loin, la première cause de contre-performance constatée sur le parc installé.

Surchauffe estivale

C'est la contrainte technique principale. En été, une installation peu sollicitée (absence, vacances) voit ses capteurs atteindre des températures très élevées, jusqu'à la vaporisation du fluide.

Les parades : un dimensionnement raisonnable, un vase d'expansion correctement calculé pour absorber la vapeur, un fluide résistant aux hautes températures, et des capteurs conçus pour se vidanger d'eux-mêmes quand la vapeur se forme. Sur les installations à vidange automatique, le fluide retombe dans un réservoir dès l'arrêt du circulateur, ce qui supprime le problème.

Risque sanitaire de l'eau chaude

Un ballon d'eau chaude est un milieu où la légionelle peut se développer entre 25 et 45 degrés. La règle est de porter régulièrement l'ensemble du volume à une température élevée, au moins 60 degrés, par l'appoint.

Un mitigeur thermostatique en sortie de ballon limite ensuite la température de distribution pour éviter les brûlures : les deux dispositifs sont complémentaires et non alternatifs.

L'entretien

Il est léger mais réel, contrairement au photovoltaïque. Vérification annuelle de la pression du circuit et du vase d'expansion, contrôle du pH et du point de gel du fluide caloporteur, qui se dégrade avec les cycles thermiques et se remplace tous les 5 à 10 ans selon les installations.

S'y ajoutent le contrôle du groupe de sécurité, l'inspection visuelle des capteurs et des fixations, et le remplacement de l'anode du ballon selon la dureté de l'eau.

Une installation solaire thermique négligée cesse de produire sans que personne ne s'en aperçoive, l'appoint prenant silencieusement le relais. Un compteur d'énergie solaire, peu coûteux, est le meilleur moyen de savoir si elle fonctionne encore.

Adresses utiles