L’autrichien Winkler Solar propose des panneaux plans jusqu’à 24 m² d’un seul tenant. Il revendique un gain de temps lors de la mise en place de grandes surfaces de capteurs en tertiaire ou en logement collectif.
Hormis les grandes installations solaires thermiques employées en tertiaire et en logements collectifs, le photovoltaïque se développe en Europe selon deux tendances marquées : la recherche d’intégration en couverture des équipements et leur refroidissement en sous-face afin d’en améliorer le rendement.
Comment voulez-vous votre photovoltaïque ? En couches minces, en silicium cristallin, pour des installations individuelles en toiture, dans d’immenses centrales électriques occupant plusieurs hectares de prairies, sur des hangars agricoles ? Toutes les offres imaginables étaient présentes au salon Intersolar de Munich, la plus grande manifestation mondiale consacrée au solaire. Un salon qui a marqué l’hégémonie de cette technique en Europe et dans le monde, face au solaire thermique.
En Europe, les installations photovoltaïques inscrites dans la construction s’orientent vers des solutions « intégrées au bâtiment ». Sur une maison individuelle, cela signifie des toitures solaires complètes où les panneaux photovoltaïques, parfois mélangés avec 4 à 6 m² de panneaux thermiques pour la production d’ECS. Roto, Schüco, SolarWorld, Saint-Gobain Solar et une vingtaine d’autres industriels proposent ces solutions qui remplacent entièrement le pan de toiture orienté vers l’ouest ou vers le sud. Les panneaux sont posés par recouvrement, comme des tuiles ou des écailles, ce qui assure l’étanchéité à l’eau. Ou bien, ils sont disposés sur un bac encastré dans la toiture et assurant l’étanchéité. Dans le cas de Saint-Gobain Solar, cette technologie vient de l’entreprise Luxembourgeoise Solarwood Technologies, acquise par le groupe Saint-Gobain en janvier 2010. Le Suisse Panotron présentait pour sa part une curieuse toiture mixte : des tuiles portant chacune un mini-panneau photovoltaïque et, sous les tuiles, une armature en aluminium contenant des tubes d’eau glycolée, ainsi que les liaisons électriques pour les tuiles. Les tubes d’eau glycolée font office de capteurs de toiture pour une pompe à chaleur eau glycolée/eau. Cette Pac n’est pas réversible : les capteurs prennent toujours la chaleur en toiture. Ce qui contribue à refroidir les tuiles photovoltaïques et à maintenir leur rendement. 1 m² de toiture offre une puissance électrique nominale de 70 W et une puissance thermique de 100 W.
Un rendement influencé par la température
La solution Panotron améliore le rendement annuel de la toiture photovoltaïque en abaissant sa température. Un autre développement intéressant puisque le rendement d’un panneau photovoltaïque baisse quand sa température croît. Certains fabricants demeurent discrets sur ce point, mais toutes les fiches techniques de panneaux photovoltaïques doivent spécifier la chute de rendement, exprimée en %/°C, au-delà de 25 °C, température conventionnelle à laquelle est mesuré le rendement. À cet égard, toutes les technologies de panneaux ne sont pas logées à la même enseigne. Les panneaux en silicium monocristallin ou polycristallin affichent le meilleur rendement à 25 °C, mais aussi la chute la plus forte au fur et à mesure de l’augmentation de la température : de 0,4 à 0,5 %°C. Les meilleurs atteignent 20 à 21 % de rendement électrique à 25 °C, mais ne produisent presque plus rien à 70 °C de température de surface. Les modules à couche mince (Thin Film) affichent des rendements de 13 % pour les meilleurs, mais leur perte en fonction de la température de surface n’est que de 0,35 à 0,40 % °C. En résumé, une étude attentive de chaque site est nécessaire pour déterminer quelle technologie offrira la production annuelle la plus élevée.
Solaire thermique : vers la grande puissance
Pour les grandes toitures sur des bâtiments tertiaires, la plupart des fabricants présents recommandaient des solutions à couche mince. Deux ou trois assembleurs exposaient des techniques plus ou moins complexes pour refroidir les panneaux : circulation d’eau contre la face arrière, arrosage en circuit fermé (moins les pertes par évaporation) où une canalisation sur le faîtage de la maison arrose les panneaux, l’eau ruisselle et les rafraîchit, puis elle est recueillie dans la gouttière, filtrée et renvoyée dans le réservoir de stockage pour réutilisation.
Le marché du solaire thermique pour les installations domestiques individuelles continue de croître à faible rythme. Les constructeurs essaient donc d’ouvrir de nouvelles utilisations pour le solaire thermique : « la maison solaire » dans laquelle le soleil fournit au moins 50 % des besoins annuels de chaleur, ou bien le chauffage et la production d’eau chaude en logements collectifs, en hôtellerie et dans les foyers d’hébergement de toute sortes. Cela implique des surfaces de capteurs plus importantes et, pour éviter la multiplication des raccordements, certains fabricants proposent des capteurs de grandes dimensions facilitant l’installation. Tisun offre des panneaux plans standards d’une surface unitaire de 3 à 18 m², ainsi que des formes sur mesure.
Des ballons de stockage saisonnier
Les fabricants de panneaux tubulaires sous vide ne sont pas en reste. L’irlandais Kingspan Solar, fabricant des capteurs tubulaires Thermomax, tout comme Viessmann, expliquent que leurs capteurs tubulaires peuvent atteindre des surfaces unitaires dépassant 50 m² : il suffit de les assembler en série. Pour accompagner ces surfaces de capteurs importantes, il faut des ballons de stockage saisonniers, sans lesquels l’idée d’une maison solaire ne peut aboutir. Il faut en effet chauffer le réservoir en été, puis l’utiliser durant toute la saison de chauffe. Dans une maison, il est possible, selon les concepteurs du stand Solarhaus 50 (www.sonnenhaus-institut.de) de couvrir plus de 50 % des besoins de chaleur annuels grâce à l’énergie solaire thermique. Citrin Solar propose pour cela des ballons de stockage sur mesure jusqu’à 3 000 l. Swiss-Solartank peut dépasser 200 m3 par ballon. Un petit bâtiment de 900 m² de surface habitable, construit à Oberburg-Burgdorf dans le Canton de Bern en Suisse, a par exemple été équipé de 276 m² de collecteurs plan, inclinés à 45°, d’un stockage Swiss-Solartank de 205 m3 (17 m de hauteur et 4 m de diamètre, isolation thermique comprise). Le stockage repose sur le sol de la cave et monte jusqu’au 4e étage du bâtiment. Il a été mis en place par grue, avant la pose de la charpente et de la toiture. Cette solution ne couvre pas 50 %, mais la totalité des besoins de chauffage et d’eau chaude, évalués à 19 000 kWh par an. Le Sonnenhaus Institut rassemble déjà 25 architectes et bureaux d’études, une cinquantaine d’entreprises formées pour l’installation de ces énormes systèmes et une trentaine de fabricants de matériel. L’Institut estime que le solaire thermique peut couvrir plus de la moitié des besoins de chaleur en rénovation et la quasi-totalité en construction neuve, même au nord de l’Europe.
