Le soleil nous offre sa lumière et sa chaleur. Il nous permet de fournir du courant et de l’énergie thermique. Contrairement à leurs homologues photovoltaïques, les capteurs solaires thermiques ne transforment pas l’énergie solaire en électricité, mais l’utilisent de manière directe. Cette énergie sert à chauffer l'eau destinée à la douche, à la piscine ou à soutenir le système de chauffage. 

Une installation solaire, dite aussi installation solaire thermique, utilise la chaleur des rayons du soleil pour chauffer un fluide. Dans les centrales solaires thermiques, l’eau est par exemple chauffée à un degré tel qu’elle devient vapeur. Cette dernière actionne des turbines qui produisent du courant électrique. 

Les installations solaires thermiques pour maisons d’habitation travaillent différemment: elles chauffent l’eau qui sera utilisée comme eau sanitaire, eau pour une piscine ou eau de chauffage. La «collecte» d’énergie solaire se révèle nettement plus efficace qu’avec une installation photovoltaïque. Elle n’a en effet pas besoin d’être transformée.

Et cela se reflète distinctement au niveau de l’efficacité et du rendement. La chaleur solaire présente un rendement système entre 30% et 60%, alors que le rendement des installations photovoltaïques se situe aux alentours de 14% à 20%. Avec une installation solaire thermique neuve, même le rendement net moyen au mètre carré par an se situe autour de 450 kWh. Ceci, en cas d’utilisation de capteurs plans. Avec un système photovoltaïque à modules cristallins, le rendement net moyen n’atteint que 180 kWh. 

Par contre, un système photovoltaïque est composé de cellules spéciales capables de convertir la lumière en courant électrique. Le silicium constitue le matériau de base de ces cellules solaires. Actuellement, les scientifiques travaillent déjà à l’élaboration de cellules solaires à base de composants de carbone et de matériel organique. Plus simple à traiter que les cellules solaires en silicium, ce produit nouvelle génération s'avère aussi nettement plus avantageux. Aujourd’hui déjà, les modules solaires sont commercialisés en diverses formes et couleurs. 

Une installation solaire thermique se compose de capteurs solaires, d’un accumulateur solaire, une régulation solaire et un échangeur de chaleur. 

Les capteurs utilisés dans la majorité des installations solaires thermiques sont des modèles plans. Ces derniers servent à chauffer l'eau au moyen de l’énergie solaire. Hoval SA propose à cet effet le capteur plan Ultra Sol 2 V. 

La chaleur du soleil est emmagasinée dans un accumulateur solaire. L’accumulateur solaire est une cuve destinée soit à préparer l'eau chaude, soit à soutenir le chauffage. L'accumulateur est indispensable car le soleil ne brille pas tous les jours et ne suit donc pas la courbe de consommation. Pour pouvoir disposer d’eau chaude également lors des périodes sans soleil, un accumulateur solaire est indispensable. 

Une installation solaire comprend aussi une régulation. Elle constitue le coeur de l’installation. Elle régule la circulation du fluide au sein du système et fixe l’horaire de fonctionnement de l’installation. Lorsque la température au sein des capteurs est plus élevée que dans l'accumulateur, la circulation démarre. 

L’échangeur de chaleur est un des autres composants de l’installation solaire. Il transfère la chaleur dans un autre milieu - majoritairement de l'eau. L’échangeur de chaleur peut tout aussi bien constituer un élément fixe de l'accumulateur de chaleur ou être installé hors du système de conduites.  Dans ces cas, on parlera d’échangeurs de chaleur internes ou externes. 

Une installation solaire thermique abrite également une pompe de circulation solaire. Elle est chargée de transporter le fluide solaire échauffé des capteurs à l’accumulateur solaire. Dans la plupart des cas, le fluide solaire est composé d’eau. Très souvent toutefois, c'est un mélange d'eau et de liquide antigel qui est employé. Le produit antigel permet d’éviter le gel du fluide en hiver.

Lorsqu’ils touchent la surface de la Terre, les rayons du soleil sont réfléchis ou absorbés par le sol ou des surfaces artificielles. Plus les surfaces sont foncées, plus elles absorbent d’énergie solaire. À l’inverse, les surfaces claires, comme la neige, vont réfléchir une grande partie des rayons solaires. C’est la raison pour laquelle les capteurs solaires sont formés de surfaces sombres capables d'absorber autant de lumière solaire que possible. La majorité des capteurs solaires sont placés sur les toits des maisons. La lumière du soleil y est recueillie par un absorbeur. 

Cet absorbeur est fabriqué en cuivre, en aluminium ou tout autre métal conducteur. À l’intérieur, des méandres de tubes fins parcourent les capteurs solaires. La chaleur est acheminée dans l'accumulateur solaire au moyen d’un fluide. Puis, une pompe solaire refoule le fluide porteur dans le système de tubes, assurant par là un circuit fermé. Un échangeur de chaleur se charge de transporter la chaleur vers l'accumulateur. 

Le fluide caloporteur contient un produit antigel et c'est pourquoi il est séparé du reste par un échangeur de chaleur. L’échangeur thermique est composé d’une couche de séparation empêchant l'eau de le traverser. Ceci permet à l’échangeur de transmettre la chaleur à l’eau sanitaire et à l'eau de chauffage. La plupart des échangeurs de chaleur sont placés dans l'accumulateur solaire directement. L'accumulateur assure la mise à disposition d’eau chaude précisément lorsque le soleil ne brille pas. 

Le solaire thermique sert donc avant tout à produire de la chaleur. Et il est idéal pour les maisons individuelles. Les prérequis pour installer un système solaire thermique sont une surface suffisamment conséquente pour y poser les capteurs, une situation ensoleillée et un faible ombragement. Dans le solaire thermique, il existe une différence entre les installations destinées à soutenir le chauffage et les installations conçues pour préparer l'eau potable ou l'eau sanitaire.

Les systèmes destinés à soutenir le chauffage nécessitent un toit en pente dont l’inclinaison varie entre 45 et 70 degrés. Cet angle d’inclinaison s'avère optimal car ces installations sont principalement utilisées au printemps et en automne, lorsque le soleil est bas à l’horizon. Dans la majorité des cas, les systèmes d'appoint au chauffage sont des installations combinées chauffant aussi l’eau potable. C’est la raison pour laquelle un accumulateur est indispensable. Il existe des accumulateurs citerne-dans-citerne et des accumulateurs tampons. 

Ces modèles solaires thermiques sont principalement actifs durant les mois d’été lorsque le chauffage est au repos. Ces installations nécessitent des pentes de toit moins prononcées. Les capteurs seront orientés plein sud sur un toit dont l’inclinaison varie entre 30-45 degrés. Il convient toutefois de prendre en compte de l’ombragement possible par les arbres. Dans tous les cas, ces installations nécessitent un accumulateur solaire. 

Souvent, le solaire thermique et le photovoltaïque sont considérés comme des technologies concurrentes. Tous deux présentent toutefois des avantages et des inconvénients dont il convient de prendre en compte. Le principe de base est simple : si votre objectif consiste avant tout à produire de la chaleur, le solaire thermique s'avère la meilleure option. Si votre consommation de courant est élevée, nous recommandons l’installation d’un système photovoltaïque couplé à une pompe à chaleur. Une installation solaire thermique est pertinente dans les cas suivants :

• Pour la production d'eau chaude dans les maisons individuelles disposant d’une surface de capteurs inférieure à 12 m².  

• Pour la préparation d’eau chaude dans les maisons locatives avec chaudières à gaz ou à mazout. La surface de capteurs représente moins de 7 % de la surface de référence énergétique.  

• Comme appoint à un chauffage à bois dans d’anciennes bâtisses situées à des altitudes plus élevées. Dans ce cas, il est plus avantageux de placer les capteurs en façade.  

• Un système solaire thermique est parfait pour le chauffage de piscines. En effet, le niveau de température nécessaire est faible et les piscines sont majoritairement ouvertes durant la période estivale.  

• Pour la production de chaleur basses températures inférieures à 60°C et pour de grands consommateurs de chaleur actifs toute l'année.  

• Pour la production de chaleur hautes températures supérieures à 60° pour de grands consommateurs de chaleur. 

Pour l'essentiel, une installation solaire thermique se compose de deux éléments principaux. À savoir les capteurs solaires et l'accumulateur solaire. Les capteurs solaires bénéficient désormais de technologies diverses. Toutefois, les capteurs utilisés sont majoritairement des capteurs plans ou à tubes sous vide. 

Le solaire thermique contribue de manière non négligeable à la protection du climat. La plupart des cantons encouragent et subventionnent cette forme alternative de production d’énergie. Il existe, pour cela, un modèle de prescriptions pour la consommation d’énergie dans chaque canton. Ce modèle de prescriptions est abrégé MoPEC 2014. Partie intégrante de la Stratégie énergétique 2050, son objectif affiché est d’opérer une réduction drastique de la consommation d’énergie par habitant jusqu’à cette date butoir. 

Si l’installation d’un système solaire thermique associée à d’autres mesures d’isolation thermique est éligible à une subvention, elle est aussi recommandée. Les coûts sont en outre déductibles des impôts. Les investisseurs pourront répercuter une partie des frais d’investissement sur les locataires. Qui, à leur tour, profiteront d’une baisse des charges annexes. Il est parfaitement possible de réduire fortement la consommation d’énergie en installant un système solaire.

Hoval SA s’efforce, en recourant à la technologie la plus moderne, de préserver l’environnement et de garantir des installations efficaces en énergie. 

La possibilité existe également de coupler une installation solaire thermique à une installation photovoltaïque pour la production de courant. On parlera dans ce cas de toits énergétiques. Dans ce secteur, Hoval SA collabore avec la société suisse Helion, considérée comme le leader du marché photovoltaïque. 

La société Helion est spécialisée dans les solutions photovoltaïques. Il est par exemple envisageable de combiner une installation photovoltaïque de Helion pour la production d’électricité et une pompe à chaleur air-eau de Hoval. Le compresseur intégré à la pompe à chaleur a besoin de courant pour fonctionner. Et ce courant est fourni par l’installation photovoltaïque. 

L’alliance d’un chauffage à granulés de bois et d’une installation solaire est considérée comme l’une des variantes les plus écologiques. Le chauffage à pellets repose sur la biomasse. Il lui est donc possible d’alimenter entièrement en eau chaude une maison individuelle. Un chauffage à pellets présuppose de toute manière le recours à un accumulateur tampon. En tant qu'accumulateur combiné, celui-ci peut être approvisionné par l’installation solaire thermique. 

La chaudière à granulés de bois est moins efficace en été. Elle ne devra fonctionner que pour assurer la préparation de l’eau chaude. L’installation solaire thermique peut couvrir les besoins en eau chaude durant la période estivale. C'est du reste en été que l’énergie solaire est la plus prolifique. 

Combiner la géothermie sous la forme d’une pompe à chaleur saumure/eau et le solaire thermique est une autre option. Ici aussi, un accumulateur combiné pourra servir d’élément de liaison. Autre variante, l’installation solaire thermique peut réchauffer le sol ou l'accumulateur par lequel la pompe à chaleur fournit la chaleur. Ceci augmente d’autant le rendement de l’installation, tout en permettant à la sonde géothermique de se régénérer.

La régénération de la sonde géothermique empêche le sol de se refroidir. Si l’installation solaire est dimensionnée comme il se doit, il est même possible, dans le cas des sondes multiples, de raccourcir les sondes géothermiques. La régénération est importante du fait que les sondes géothermiques sont de plus en plus souvent implantées à proximité les unes des autres. 

Il a, en outre, été démontré que la température des sondes géothermiques diminue au fil du temps. Les installations solaires en retirent un effet supplémentaire. En été, il est simple de stocker l’excès de chaleur dans les sondes. L’installation ne subissant ainsi aucun arrêt, son exploitation gagne en efficacité énergétique.

Déjà fréquemment sollicitée, cette combinaison représente une solution judicieuse. La chaudière à gaz ou à mazout prend le relais lorsque le solaire thermique ne fournit pas suffisamment d’énergie ou de chaleur pour le système de chauffage ou la production d’eau chaude. Quoi qu’il en soit, les chauffages à combustibles fossiles ne devraient entrer en ligne de compte que lorsqu’aucune autre solution n'est envisageable. Le cas échéant, il serait nécessaire de les associer au solaire thermique. 

Le solaire thermique utilise l’énergie du soleil pour réchauffer l'eau et alimenter ainsi les chauffages en eau chaude. Sachant que le Soleil fournira de l’énergie pour les cinq prochains milliards d’années, nous pouvons affirmer que cette source est pratiquement inépuisable. Cela dit, le solaire thermique dispose d’autres atouts dans son jeu. Dont les principaux sont :

• Économie de frais de chauffage : Le solaire thermique peut considérablement réduire les frais de chauffage. Avec les installations destinées à soutenir le chauffage, ils représentent, en fonction de la grandeur de l’installation, entre 20% et 50% des frais d’énergie. Les installations de préparation de l'eau chaude permettent d’économiser jusqu’à 80% des coûts. Les économies peuvent même atteindre un pourcentage plus élevé. Cela dépend du système utilisé.  

• Durée de vie : Les systèmes solaires thermiques font aujourd’hui déjà preuve d’une grande résistance. Quant aux frais d'entretien, ils sont raisonnables, contrairement aux chauffages à gaz ou à mazout. Pas besoin de combustion. 

• Indépendance : Les installations solaires se réchauffent même lorsque le ciel est couvert.  

• À l’abri des crises : L’énergie solaire ne craint pas les crises, car elle ne dépend d'aucun lobby ni d’aucun cartel. Son utilisation est gratuite et accessible à tous.  

• Facilité de montage : Il est relativement simple d’installer un système solaire. Les conditions sont quasiment toutes réunies, quel que soit l'endroit. 

• Valorisation : Votre bien immobilier prend de la valeur, car un objet équipé d’une installation solaire améliore la classe énergétique de l’immeuble. Il est donc plus facile de vendre le bien immobilier et de le louer.  

• Économies fiscales : Les investissements consentis pour un système solaire sont déductibles des impôts. 

Seul bémol, une installation solaire exige des coûts d’investissement plus élevés qu’un système de chauffage fossile classique. Mais ces frais sont amortis par les économies réalisées au niveau des frais de combustibles. La plupart des cantons encouragent l’intégration de systèmes solaires thermiques.

Le manque d’ensoleillement peut aussi se révéler problématique. Il est toutefois possible de pallier cet inconvénient en positionnant l’installation de telle manière qu’elle capte le plus de lumière possible lorsque le soleil brille. Nous recommandons ici de faire appel à un spécialiste.  

Il existe aujourd’hui des capteurs solaires modernes et performants. Le modèle Hoval UltraSol en est un bon exemple. Ce capteur assure un haut rendement énergétique. Il dispose de la technologie brevetée WLT. Les tubes en D de l’installation sont entièrement recouverts de coques thermiques. Ce dispositif garantit une transmission homogène de la chaleur solaire. Le rendement du système est 20% supérieur à celui de capteurs solaires comparables. 

Le capteur Hoval UltraSol 2 est d’une grande souplesse d’utilisation. Il peut être fixé sur un toit incliné ou sur un toit plat. Il est également possible de poser le capteur sur un support ou dans le jardin. L’orientation des capteurs pourra donc se faire en fonction des rayons de l'astre solaire.