Introduction sur l’aérovoltaïque
Vous envisagez d’améliorer les performances énergétiques de votre domicile afin de réduire vos factures d’énergie ? Un panneau solaire hybride est un système particulier cumulant le fonctionnement des modèles photovoltaïques et thermiques. Avec un panneau hybride vous avez donc accès au chauffage solaire et à l’électricité photovoltaïque.
Qu’est-ce qu’un panneau solaire hybride ?
Les panneaux solaires photovoltaïques et thermiques sont bien connus : les uns convertissent les rayons du soleil en électricité, les autres transmettent la chaleur du soleil à un liquide caloporteur servant à fournir le domicile en eau chaude sanitaire (ECS).
Mais il existe également un dispositif permettant de capter à la fois la chaleur et les photons de la lumière du soleil, à savoir le panneau solaire hybride doté de capteurs mixtes.
Ces systèmes offrent la possibilité de générer de l’électricité et de l’ECS à la fois. Il peut s’agir d’un panneau solaire aérovoltaïque ou d’un panneau solaire hybride à eau.
Quel est le principe de fonctionnement ?
En principe, le fonctionnement d'un panneau solaire hybride (ou panneau PV/T) s'explique comme ceci, il se compose d’une part de capteurs thermiques eux-mêmes constitués de cellules photovoltaïques. Ces cellules captent les rayons du soleil pour convertir les photons en énergie électrique.
D’autre part, il se compose également de capteurs thermiques récupérant la chaleur du soleil pour la transmettre à un liquide caloporteur par l’intermédiaire d’un collecteur d’air chaud ou d’un échangeur.
Concrètement, ce type de panneaux solaires fonctionne sur ses deux faces. La couche supérieure, qui fait face au soleil, est dotée des cellules photovoltaïques. La couche inférieure, quant à elle, est dotée des capteurs thermiques.
On parle ici de cogénération solaire, cumulant les caractéristiques du thermique et du photovoltaïque.
Grâce à ce type d’installation, vous êtes en mesure à la fois de chauffer votre eau sanitaire, l’air ambiant, fournir de la chaleur à votre plancher chauffant, et d’alimenter en électricité l’ensemble de vos équipements électriques (électroménager, éclairage, appareils audiovisuels).
La cogénération offre la possibilité d’optimiser l’espace utilisé pour réaliser l’installation, car il est possible de réduire la surface d’exposition.
Quelles sont les différences entre un panneau solaire aérovoltaïque et un système à eau ?
On distingue deux grandes familles de systèmes hybrides, à savoir :
- Le panneau solaire aérovoltaïque, ou PV-T air
- Le système hybride à eau
Avec le PV-T air, il est possible d’optimiser et de pousser au maximum l’usage de l’énergie captée en provenance du soleil. À l’inverse du photovoltaïque classique, l’approvisionnement énergétique s’effectue également au travers de la chaleur générée par le panneau solaire hybride. La face arrière est dotée d’une ventilation permettant la récupération et la diffusion de l’air chaud au sein du logement, ou bien dans un ballon thermodynamique.
Par ailleurs, la ventilation du PV-T air permet d’assainir l’air intérieur du domicile. En effet, l’air chaud passe par un filtre visant à l’assainir. En couplant ce filtrage à une Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) simple flux, il est donc possible d’évacuer l’air vicié avec une efficacité similaire à celle d’une VMC double flux.
De son côté, le PV-T hydraulique repose sur le même principe de fonctionnement que le modèle aérovoltaïque, à ceci près qu’il utilise de l’eau plutôt que de l’air. Concrètement, les capteurs photovoltaïques se dotent d’un échangeur à eau, l’eau faisant office de refroidisseur pour le panneau, qui optimise ainsi son rendement dans la production d’eau chaude et d’électricité.
Qu'est-ce qu'un panneau solaire sous la pluie ?
Grâce à l'effet triboélectrique, il est totalement possible de produire de l'électricité avec un panneau solaire sous la pluie. En fait, l'énergie est produite avec la friction des gouttes d'eau, d'où le nom "panneau solaire hybride à friction".
Je ne vais pas rentrer dans les détails mais c'est cette friction qui permet de créer du courant. Le module est d'ailleurs recouvert d'un polymère transparent. C'est grâce à ça que le panneau peut produire aussi bien par beau temps que par mauvais.
Si cette technologie vous intéresse, je vous propose qu'on en discute en commentaire. Je répondrai avec plaisir à vos questions.
Maintenant que vous connaissez les différents panneaux solaires hybrides, passons à l'entretien. Eh oui, contrairement à une installation classique, un panneau solaire hybride demande un peu plus d'entretien.
À propos de l’entretien du système
Une maintenance régulière est la clé de la longévité pour toute installation. Dans le cas du panneau solaire hybride, la saleté et les dépôts de poussière constituent les principaux problèmes à la source d’une réduction du rendement. L’objectif est d’éviter le moindre choc thermique au cours du nettoyage, c’est pourquoi nous vous recommandons d’utiliser de l’eau tiède.
Si les panneaux solaires photovoltaïques ou thermiques ne nécessitent que peu d’entretien, il en va de même en ce qui concerne le panneau solaire hybride. Vous devez prendre garde à ce que les modules demeurent en bon état et propres, ce qui nécessite de les nettoyer tous les trois ans. Les voies d’air servant à refroidir les panneaux, en particulier, doivent être nettoyées avec soin. Le volet thermique quant à lui nécessitera un remplacement de filtre annuel.
Quels sont les avantages et les inconvénients de ce type de dispositifs ?
Comme toute installation visant à améliorer l’efficacité énergétique d’une habitation, le panneau solaire hybride présente des avantages et des inconvénients.
Quels sont les points forts d’un panneau solaire hybride ?
Privilégier un panneau solaire hybride aérovoltaïque ou hydraulique, plutôt que des panneaux solaires exclusivement photovoltaïques ou thermiques, s’accompagne d’un lot d’avantages non négligeables :
- Au sein de la surface photovoltaïque, la température est stabilisée. De ce fait, le rendement de production électrique augmente de 40% en comparaison des installations classiques.
- Vous avez la possibilité de réaliser des économies à long terme, sur une période de 20 ans.
- Comme les panneaux solaires sont recouverts sur la face supérieure et la face inférieure, vous pouvez espérer un gain de place. La surface d’exposition n’a pas besoin d’être aussi importante que dans le cas d’autres types d’installation. Vous combinez production électrique et génération de chaleur sur une seule et même surface.
- Il s’agit bien sûr d’une ressource énergétique non polluante, contrairement aux énergies fossiles que sont le gaz et le fioul. Dans le cadre du développement durable et du déploiement des énergies renouvelables en France, le système s’inscrit dans les solutions écologiques ciblées afin de gagner en indépendance face aux pays producteurs de ressources fossiles.
- L’énergie du soleil est totalement gratuite, naturelle, en libre accès pour tous et inépuisable. Vous avez la possibilité de recourir à cette source d’énergie pour vous placer en situation d’autoconsommation et ainsi réduire la facture énergétique adressée par vos fournisseurs. Vous pouvez également choisir de revendre votre surplus d’électricité à l’EDF OA afin de devenir un producteur d’énergie à l’échelle de votre quartier.
- Il s’agit d’une ressource non polluante, qui n’émet pas le moindre gaz à effet de serre et qui améliore considérablement les performances énergétiques de votre domicile.
Quelles sont les limites de ce type d’installation ?
Malgré ces avantages, le panneau solaire hybride a des inconvénients. Je vous rassure, ça ne les empêche pas d'être performant. Il faut juste bien avoir en tête ces quelques points négatifs :
- Comme la température du volet photovoltaïque est stabilisée, il est essentiel que la chaleur soit régulièrement évacuée. La production d’eau chaude sanitaire est donc limitée, ce qui fait de ce système une source de chauffage d’appoint nécessitant un autre moyen de produire de l’ECS.
- Pour que le système fonctionne, il faut qu’il y ait du soleil. De ce fait, il dépend entièrement du rayonnement solaire et de nuit, son efficacité diminue considérablement. En fonction de l’exposition au soleil et de la localisation géographique, il est également possible d’assister à de sensibles variations dans la production d’électricité. Les zones situées au sud de la France produisent par exemple un peu plus d’électricité à l’année que les régions du nord.
- La production de chaleur du volet thermique n’est pas optimale en raison de la stabilisation de la température.
Cogénération et autoconsommation : la voie vers l’indépendance énergétique ?
Comme le coût de l’énergie tend à augmenter d’années en années, viser l’autoconsommation et l’indépendance énergétique est un choix judicieux.
Grâce à la cogénération solaire, il suffit que le panneau solaire comporte entre une cinquantaine et une centaine de miroirs pour que l’habitation reçoive suffisamment d’ECS et d’électricité. Se doter d’un panneau solaire hybride permet donc de se placer en situation d’autoconsommation et de vous rendre plus indépendant à l’égard de vos ressources énergétiques.
Concrètement, la chaleur dégagée par le panneau solaire hybride est captée par le dispositif. La déperdition de chaleur est donc limitée.
Qu’il s’agisse du PV-T hydraulique ou du PV-T air, ces installations concernent aussi bien les habitations individuelles que les résidences collectives. En milieu urbain, cela représente une solution pertinente car les surfaces de toiture sont limitées. Par ailleurs, la vie urbaine est bien souvent plus onéreuse que la vie périurbaine ou en campagne.
En été, le risque de surchauffe est presque nul grâce au principe de stabilisation des températures. Or, ce problème était jadis l’un des plus importants en ce qui concerne les capteurs thermiques.
Seul bémol, comme mentionné précédemment, la conséquence de cette stabilisation réduit considérablement le rendement de la production d’eau chaude sanitaire.
Dans le même ordre idée, la période de l’année où les occupants ont réellement besoin d’ECS est aussi celle où l’efficacité thermique du panneau solaire hybride est moindre. En effet, la production d’eau chaude sanitaire est optimale en période estivale et en phase d’ensoleillement idéale, alors qu’elle se réduit drastiquement en plein hiver. Dans ce contexte, le panneau solaire hybride se présente comme une solution d’appoint dans le cadre de la production d’ECS.
En d’autres termes, si au mètre carré les capteurs hybrides génèrent davantage d’énergie, les économies énergétiques réellement effectuées sont équivalentes.
Toutefois, le refroidissement du volet photovoltaïque d’un panneau solaire hybride permet d’améliorer son rendement de l’ordre de 5 à 10%. Il convient également de mentionner que cela n’est possible qu’à condition que certains critères soient remplis, à savoir si la chaleur générée est consommée de manière continuelle. À l’inverse, si l’utilisateur stocke cette chaleur, le liquide caloporteur du dispositif est interrompu, ou bien la température augmente, ce qui nuit à la production d’électricité.
Le rendement en question : photovoltaïque ou aérovoltaïque ?
Globalement, le rendement d’un panneau solaire aérovoltaïque est plus élevé que celui d’un modèle photovoltaïque. En effet, près de 80% de l’énergie solaire est exploitée, contre 20% seulement dans le cas des panneaux photovoltaïques.
Vous avez par ailleurs la possibilité de revendre vos surplus d’électricité sur le réseau public en vue de générer des revenus complémentaires, ou bien de réduire le montant de vos factures énergétiques en choisissant l’option de l’autoconsommation.
Au regard des différences de rendement, un panneau solaire aérovoltaïque se présente comme une meilleure solution que le modèle photovoltaïque. Outre le fait d’être plus rentable sur le plan de la production d’électricité, l’aérovoltaïque apporte également un complément de chaleur dans l’air ambiant de la maison ou dans l’eau sanitaire.
Néanmoins, avant de faire un choix définitif, nous vous invitons à comparer différents devis car le photovoltaïque est généralement plus facile à amortir.
Comment se déroule l’installation ?
Un panneau solaire hybride, qu’il soit aérovoltaïque ou hydraulique, est en mesure d’être installé sur la toiture des constructions neuves ou des logements anciens. Il est donc en mesure de marcher avec tous les types d’habitations ou presque.
Ce type d’installation est en effet adaptable en fonction des multiples configurations et architectures pouvant être adoptées par un bâtiment. Le volet thermique est par ailleurs plus simple à mettre en place qu’un dispositif thermique classique impliquant un système de chauffage central. Généralement, les travaux pour une maison de taille moyenne durent entre une et deux journées.
Dans le cas du modèle aérovoltaïque précisément, la chaleur est transmise par la voie de l’air. C’est la raison pour laquelle les travaux sont beaucoup plus simples et leur durée réduite. L’inclinaison de la toiture est la seule condition pouvant interférer avec les travaux, car les toitures-terrasses ne permettent pas de procéder à l’installation d’un panneau solaire hybride.
Quel est le prix de l’installation de panneaux solaires aérovoltaïques et hybrides ?
Ce type d'installation est une technologie innovante et plus récente que le modèle photovoltaïque. Le prix d'un panneau solaire hybride et aérovoltaïque est naturellement plus élevé. Le tableau suivant fournit des exemples en fonction de la puissance du dispositif :
C’est la surface nécessaire pour installer le panneau solaire hybride qui détermine en grande partie le montant total d’une telle installation. On considère généralement qu’il est nécessaire d’installer un panneau pour 10 m2 d’espace habitable.
De quelles aides de l’État pouvez-vous bénéficier ?
Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique (CITE), éco-PTZ (prêt à taux zéro), TVA réduite… En installant un panneau solaire hybride, vous vous ouvrez le droit à un certain nombre d’aides de la part de l’État.
Zoom sur le CITE
Il est possible de bénéficier du CITE renouvelé en 2020 pour l’énergie aérovoltaïque. Ce crédit d’impôt est au taux unique de 30% et pour y être éligible, vous devez faire réaliser vos travaux par un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement). Les dépenses engagées dans les travaux d’installation d’un panneau solaire hybride sont plafonnées des montants résumés dans le tableau suivant :
Il est possible de reporter les dépenses sur cinq ans afin d’atteindre le plafond concerné. À l’issue de cette période de 5 ans, une remise à zéro est effectuée, permettant de bénéficier de nouveau du crédit d’impôt.
Attention, cette aide de l’Etat ne s’applique qu’à l’équipement lui-même. Il concerne l’installation uniquement si les revenus du foyer ne dépassent pas le plafonnement défini par l’Anah (Agence nationale de l’habitat) pour qualifier les ménages “modestes”. Ces seuils varient en fonction de votre localisation géographique, en fonction du coût de la vie qui diffère en Ile-de-France par rapport aux autres régions de l’Hexagone. Ce tableau récapitule le plafonnement appliqué :
Un certain nombre d’autres éléments doivent être respectés afin que votre démarche d’amélioration des performances énergétiques de votre domicile soit éligible à ce crédit d’impôt. Les capteurs solaires d’un panneau solaire hybride doivent par exemple être certifiés CSTBat, Solar Keymark, ou bien de manière équivalente.
Par ailleurs, les dépenses au mètre carré sont limitées à 200 euros pour les capteurs à air, jusqu’à un maximum de 4 000 euros. Enfin, la surface d’entrée des capteurs aérovoltaïques doit produire une énergie supérieure ou égale à 250 W.
Quid de l’éco-PTZ ?
Outre le crédit d’impôt, il existe également d’autres types d’aides financières, telles que celle fournie par l’Anah dans le cadre de son programme “Habiter Mieux”, ou bien les éco-prêts à taux zéro proposés par certaines banques afin de soutenir les particuliers souhaitant réaliser des économies d’énergie et de travaux de rénovation énergétique au sein de leur domicile à cette fin.
Concrètement, vous pouvez financer vos travaux à l’aide d’un prêt à taux zéro, cet emprunt étant limité à 30 000 euros. Il faut pour cela que les travaux soient effectués sur votre résidence principale, et que la construction de cette dernière ait été réalisée avant janvier 1990. Notez qu’il est possible de cumuler l’éco-PTZ avec le crédit d’impôt mentionné précédemment.
À propos de la TVA réduite
Pour l’installation de vos panneaux solaires, vous pouvez profiter d’une TVA à taux réduit à 5,5%. Pour cela, les travaux doivent être réalisés sur un bien immobilier qui n’est pas dédié à d’autres fonctions que l’habitation.
Qu’est-ce que la prime à l’autoconsommation ?
À plus d’un égard, l’autoconsommation est bénéfique pour le foyer qui en profite. Non seulement, vous consommez votre propre électricité, mais vous êtes également en mesure de revendre le surplus d’énergie.
En outre, vous êtes également capable de percevoir la prime à l’investissement. Il s’agit d’une aide versée par l’Etat en fonction de la puissance du panneau solaire hybride. Le tableau suivant résume dans quelle mesure :
Quelles sont les précautions à prendre ?
Comme il s’agit d’une technologie jeune, de nombreuses entreprises peu scrupuleuses proposent des offres à première vue alléchantes, mais qui s’avèrent en pratique bien moins avantageuses. Il est recommandé de comparer différents devis et diverses offres pour être sûr de faire le bon choix et de ne pas tomber sur une escroquerie.
Par ailleurs, cette solution n’est pas encore éprouvée au même titre que le photovoltaïque ou le thermique traditionnel. En effet, ces techniques existent déjà depuis des années et ont eu l’occasion de démontrer leur efficacité. De plus, les personnes faisant le choix du panneau solaire hybride ne sont pas toujours entièrement satisfaites des performances thermiques du dispositif.
En d’autres termes, il s’agit d’une solution intéressante et permettant de réaliser des économies, notamment si vous habitez au sein d’une maison BBC (Bâtiment Basse Consommation). Il peut toutefois s’avérer judicieux de vous tourner vers des panneaux photovoltaïques classiques dans d’autres cas.
En effet, le panneau solaire hybride aérovoltaïque est plus adapté aux rénovations de toitures ou aux constructions neuves afin de réaliser des économies sur le coût représenté par les tuiles, ou bien en vue d’atteindre des objectifs en termes de performance énergétique.
Ce système doit s’accompagner de travaux visant à améliorer l’étanchéité du domicile, ainsi que son isolation thermique. Bien isolé, un logement doté d’un panneau solaire hybride peut réduire sa consommation de chauffage jusqu’à près de 30%.
Quelques conseils pour vos travaux
Même si le professionnel pour lequel vous optez est certifié RGE, il est préférable que ce dernier ait suivi une formation dispensée par le fabricant des équipements installés chez vous. Si tel est le cas, il doit être en mesure de vous présenter une attestation le démontrant.
Enfin, au même titre que des modèles photovoltaïques, vous devez vous assurer que l’orientation des panneaux est optimale. En d’autres termes plein sud, et si une telle orientation n’est pas possible, sud-est ou sud-ouest. L’inclinaison, de son côté, ne doit pas excéder les 30° pour optimiser la production d’électricité, permettant de bénéficier des meilleures conditions d’ensoleillement. Suivre ces quelques conseils vous permettra d’optimiser le rendement et l’efficacité de votre installation.
Et pour les amateurs des technologies hybrides, je vous invite à découvrir le Daikin ech2o sun. C'est un équipement solaire hybride conçu par Daikin et Dualsun. Ce système permet de produire de l'électricité et de l'eau chaude sanitaire en installant des panneaux solaires hybrides.
