Panneaux solaires hybrides, la quête du rendement

Avec moins d'encombrement et un meilleur rendement, les solutions solaires de production d'électricité et de chaleur ont le vent en poupe. Mais leur pertinence économique face au photovoltaïque seul n'est pas assurée.

Capter la chaleur dégagée par un dispositif permettant de créer de l'électricité : ce principe de cogénération est depuis quelques années commercialisé sous forme de panneaux solaires hybrides, également appelés PVT (photovoltaïque et thermique). Il s'agit de panneaux dont la sous-face est refroidie par un fluide caloporteur afin de de capter la chaleur du panneau. Deux technologies existent selon la nature de ce fluide : les panneaux dits « thermo voltaïques », ou PVT-eau, recourant le plus souvent à une eau glycolée semblable à celle des capteurs solaires thermiques classiques ; et les panneaux dits « aérovoltaïques », ou PVT-air, réchauffant un flux d'air (voir schémas p. 45). La production d'électricité peut ainsi être autoconsommée ou vendue, tandis que la production thermique permet d'alimenter un circuit de chauffage ou une production d'eau chaude sanitaire (ECS).

Les ombrières de la piscine de Sète (34) ont été couvertes par 300 m² de panneaux PVT-eau de la société Dual Sun. De quoi produire, selon l'exploitant Dalkia, 61,4 MWh d'électricité et 81,3 kWh de chaleur par an, ce qui couvre environ 30 % des besoins en eau chaude totaux.

PVT-eau, couplage recommandé

Les installations de type PVT-eau du leader français de cette technologie, Dual Sun, s'adressent aussi bien à l'habitat individuel qu'aux immeubles d'habitation collective ou aux ERP. La dernière version de son panneau hybride Spring affiche une puissance électrique de 310 Wc en silicium monocristallin, avec, en sous-face, un panneau thermique d'une puissance de 570 W/m². En termes d'investissement, ces panneaux demeurent aujourd'hui plus cher que le photovoltaïque, dont les coûts ont diminué drastiquement ces dernières années. « Une installation de six panneaux Dual Sun, d'une puissance de 1,8 kW c, va coûter environ 8 000 € TTC fourni-posé et aides déduites, contre 6 500 € pour dix panneaux photovoltaïques, détaille Jérôme Mouterde, directeur général de Dual Sun. Mais elle générera plus d'économies sur la durée de vie de l'installation : de l'ordre de 19 000 €, contre 15 000 €, en région lyonnaise, ce chiffre variant fortement selon la zone géographique. » Pour Daniel Mugnier, responsable innovation du bureau d'études Tec-sol, « cette solution peut être intéressante en milieu urbain avec une surface de toiture limitée ou dans la zone thermique au sud de Lyon ». « Les panneaux hybrides peuvent aussi faire sens dans des bâtiments qui recherchent la performance énergétique au-delà du minimum réglementaire », ajoute Nathalie Tchang, directrice du bureau d'études Tribu Énergie.

Un risque de surchauffe maîtrisé

« Un autre avantage de ce type de système est que la température maximale de l'eau glycolée plafonne en dessous de 80 °C, avec, à la clé, un risque quasi-nul de surchauffe estivale, sinistre ayant causé beaucoup de tort à la filière capteur thermique par le passé, poursuit Daniel Mugnier. Mais le corollaire, c'est que la production d'ECS affiche un rendement moitié moindre et que le système permet seulement de produire de l'eau en basse température aux alentours de 40 °C la plupart du temps. » L'intérêt de la solution PVT dépend, par ailleurs, d'une adéquation entre sa production énergétique -qui culmine le midi en été -avec les besoins énergétiques effectifs du bâtiment -qui se font ressentir, par exemple, le soir en hiver. Pour relever l'ECS à 55 °Ce n logement, les panneaux hybrides sont souvent couplés à un ballon d'ECS doté d'un dispositif d'appoint. Dans l'étude Certif-PVT, l'Ademe et le Cetiat ont comparé cette solution à une solution « traditionnelle » de type photovoltaïque et solaire individuel (CESI) pour un foyer donné. « Rapportés au mètre carré, les capteurs hybrides produisent plus d'énergie, mais en termes d'économie d'énergie réalisée sur le profil de consommation d'un foyer type, les deux solutions sont au coude-à-coude », note Emmanuel Léger, chargé d'affaire au Cetiat (lire encadré ci-contre).

Autre enseignement : l'argument des fabricants PVT selon lequel le refroidissement de la partie photovoltaïque par le fluide caloporteur permet d'augmenter le rendement électrique global de 5 à 10 % n'est avéré que dans certaines conditions. « Si la chaleur est consommée en continu, alors le rendement électrique peut être augmenté, explique Nadine Berthomieu, ingénieure en charge du solaire thermique à l'Ademe. Mais si la chaleur commence à être stockée, la circulation du fluide caloporteur est parfois[…]