Le principe des capteurs solaires thermiques à fluide liquide ne varie pas. Il s’appuie sur une surface qui récupère la chaleur solaire et un système de circulation pour transporter la chaleur vers un lieu de stockage ou d’utilisation, par pompe de circulation ou thermosiphon. A cela s’ajoute une régulation équipée de sondes de mesure de la température et d’un thermostat contrôlant la mise en route ou l’arrêt du circulateur pour maintenir la température souhaitée.
Trois types de capteurs et quatre technologies
Le choix entre les différents types de capteurs dépend de la température recherchée :
- les capteurs non vitrés, non isolés, générant une faible élévation de température ( 20 °C par rapport à la température de l’air). On les trouve généralement en chauffage des piscines ;
- les capteurs plans qui permettent une élévation de température par rapport à la température de l’air ambiant pouvant atteindre 70 °C, et sont destinés à tous les types de bâtiments ;
- les capteurs sous vide, qui prennent aujourd’hui leur rythme de croisière et autorisent de très faibles déperditions de chaleur, avec une température pouvant s’élever jusqu’à 100-140 °C. A surface d’absorbeur égale, le rendement est généralement meilleur que celui d’un capteur plan. Cependant, cet avantage est limité au captage solaire en hiver et surtout dans les climats rigoureux, ou encore dans le cadre d’utilisation industrielle.
On compte quatre familles de capteurs sous vide, chacun dépendant d’une technique spécifique :
- à circulation directe, comme le Cortec de Giordano ou le Vitosol 200 distribué par Viessmann ;
- à caloduc, chez Thermomax ou Tecnisun, avec des caractéristiques de conducteur de la chaleur qui sont 1 000 à 10 000 fois supérieures à celles des métaux classiques comme le cuivre ou l’aluminium ;
- à effet « thermos », rencontré essentiellement chez les fabricants chinois et importés notamment par des sociétés comme Soleil ou Solaire Connexion ;
- et le capteur sous vide de l’allemand Schott-Rohrglas, qui utilise la technique « thermos » en y portant des améliorations.
Enfin, derniers nés de la famille : les capteurs à air. Ils sont généralement fabriqués spécialement pour un projet architectural ou une application particulière, par exemple le séchage des céréales. L’air est réchauffé en passant de préférence sous l’absorbeur. Il est ensuite évacué par un ventilateur dans des gaines qui transportent la chaleur vers le stockage. L’énergie ainsi stockée est ensuite restituée par circulation forcée à l’aide de bouches de soufflage situées dans le volume habitable. Insensibles au gel et à la corrosion du fait de l’absence d’eau, ces systèmes sont intéressants pour le chauffage de locaux artisanaux, commerciaux ou industriels. Il existe également des capteurs à air qui ne disposent pas de vitrage et ne sont pas reliés à un stockage. Ils sont simplement constitués d’un absorbeur microperforé, par lequel passe l’air de soufflage. Son efficacité, liée à son faible coût, lui confère une très bonne rentabilité. Son étanchéité à l’eau lui permet de s’adapter à toutes les situations. Il peut être mis en toiture ou sur un mur en récupérant, en plus des apports solaires, les déperditions de la maison. Il semble qu’on ne les trouve pour le moment que chez le Canadien Solarwall.
Les autovidangeables gagnent du terrain
Une autre nouveauté se manifeste du côté des fluides caloporteurs : l’eau ne contient plus forcément d’additif. Traditionnellement, le fluide utilisé intègre un antigel, composant polluant et nécessitant un entretien régulier. L’eau sans antigel contribue à améliorer le rendement du transfert thermique et évite la surveillance de niveau, la remise sous pression en cas de surchauffe, ou le réapprovisionnement du circuit… Cette solution se rencontre chez un nombre croissant d’acteurs. Zénit, qui utilise l’eau comme fluide caloporteur, propose en outre un système autovidangeable, muni d’une pompe, avec une circulation qui ne s’effectue que lorsque la température des capteurs est suffisante. Si la température du capteur est trop faible, l’eau reste stockée dans son réservoir, évitant tout risque de gel. De la même façon, lorsque l’eau du ballon atteint les 83 °C, ou en cas de coupure de courant, la pompe s’arrête. L’eau retourne au réservoir par gravité.
Le kit solaire KSv de Giordano est également vidangeable. Lorsque la pompe s’arrête, toute l’eau contenue dans les capteurs et les canalisations extérieures se vidange automatiquement dans une bouteille de récupération à l’abri du gel. La vidange automatique tend d’ailleurs à gagner de nombreux autres systèmes, tels que le CESI auroStep de Vaillant ou l’HélioSet de Saunier Duval, etc. Par ailleurs, chez Tecnisun, un astucieux système de liaison entre les tubes caloducs et le collecteur facilite entretien et maintenance : il permet de désolidariser le tube en verre du caloduc, mais aussi le caloduc du collecteur, ce sans avoir à vidanger l’ensemble de l’installation.
A noter encore du côté des capteurs : certains, tels que les C8S chez Giordano, sont construits avec des matériaux écologiquement « purs ». La plupart des revêtements sélectifs d’absorbeurs actuellement sur le marché sont à base de chrome noir, produit très toxique et polluant. Giordano a pour sa part mis au point le revêtement « Cumox » obtenu sans chrome noir. Le résultat de neuf années de recherche. Ce traitement confère en plus des performances très intéressantes, une forte résistance à la corrosion et une grande stabilité à haute température. L’ensemble permettant d’assurer le maintien dans le temps des propriétés optiques et thermiques du revêtement.
Systèmes solaires combinés : forte présence de l’électrosolaire
« Bien qu’aujourd’hui le marché du solaire en France repose principalement sur la vente de chauffe-eau solaires individuels (CESI) qui fournissent uniquement l’eau chaude sanitaire, les systèmes mixtes solaires sont de plus en plus réclamés, mais sont moins répandus », observe André Joffre, PDG de Tecsol. Parmi les solutions de systèmes solaires combinés (SSC), on trouve le PSD ou plancher solaire direct, une spécificité de Clipsol, mais également les SSC de stockage qui rencontrent un grand succès en France (Viessmann en a vendu environ 600 en 2005). « Les SSC ne sont pas encore entrés dans les mœurs du marché », confirme de son côté Vincent Linchet, directeur marketing et commercial de Baxi France. « Le développement actuel se fait par la démocratisation des systèmes combinés solaire/fioul, solaire/gaz, solaire/électrique ou solaire/géothermique. On estime cependant que 70 % des installations solaires sont en fait actuellement de l’électro-solaire. Le gaz est encore très discret, alors que la technologie solaire-gaz fonctionne très bien. Il est prévisible que le logement social va s’intéresser de beaucoup plus près à ces techniques, qui permettent de mieux maîtriser les charges, de même que la promotion immobilière ».
Un système électrosolaire est constitué d’un ballon avec un échangeur « circuit capteurs » en partie basse et une résistance électrique en partie haute. Un investissement raisonnable. Cependant, le coût de fonctionnement est élevé alors que d’autres appoints intéressants sont susceptibles de se développer davantage.
Ainsi, l’appoint gaz, mis sur le devant de la scène dans les offres DolceVita, implique un ballon avec un échangeur « circuit capteurs » en partie basse et un échangeur « circuit chaudière » en partie haute. Si l’investissement est plus important en raison de la nécessité d’un ballon avec deux échangeurs, ainsi que de la complexité relative des contrôles et de la programmation de la chaudière, cette solution offre notamment le gros avantage d’engendrer des économies d’énergie primaire importantes, surtout avec une chaudière gaz à condensation. C’est d’ailleurs la solution utilisée régulièrement en Allemagne et dans les pays du Nord de l’Europe. L’appoint fioul n’est pas vraiment d’actualité pour des raisons évidentes de coût énergétique. Enfin, l’appoint en chaudière à bois oblige également à la pose d’un ballon pourvu de deux échangeurs : un pour le circuit capteurs en partie basse et un pour le circuit chaudière, plus une résistance électrique en partie haute. Avec une chaudière bois, le chauffage de l’eau ne dépend que des énergies locales pendant l’hiver. L’appoint supplémentaire électrique permet l’arrêt de la chaudière en été, et généralement la consommation électrique est très faible. Les inconvénients sont identiques à ceux de la solution gaz.
Formation : il y a urgence !
Le débat fait rage sur les résultats enregistrés par les SSC. Le PSD semble avoir d’excellents résultats, tandis qu’un SSC de stockage combiné avec des radiateurs enregistrerait, semble-t-il, des résultats peu encourageants. Le plancher chauffant reste le meilleur émetteur pour ces solutions. Dans tous les cas, on constate le besoin absolument impératif d’une bonne formation des installateurs : ils ne maîtrisent pas très bien ces techniques plus sophistiquées que les techniques hydrauliques traditionnelles et ne savent ni dimensionner correctement les installations, ni calculer correctement l’appoint. « En 2006, le solaire s’est véritablement démocratisé, explique Vincent Linchet. Les formateurs pensent même à s’équiper eux-mêmes, ce qui n’était pas le cas l’année précédente. Ce bouleversement très rapide de mentalités a pris naissance lors de la deuxième partie de 2005, année qui a enregistré la formation de 8 000 personnes, dans 8 centres en France – Baxi est l’un des plus grands formateurs de France –. Mi-juin, nous avons déjà formé 4 000 personnes sur les PAC et le solaire. Depuis 3 ans, ces techniques sont en pleine croissance et nous avons multiplié par 3 les volumes d’une année sur l’autre, comme d’ailleurs tous les autres leaders chaudiéristes. Or, il convient d’être vigilant sur ce grand engouement. Car on voit en ce moment arriver des solutions hyper-économiques qui ne donneront pas tout le confort attendu aux usagers, poursuit Vincent Linchet. On risque ainsi des contre-références. Une trop grande démocratisation peut s’avérer dangereuse. D’où l’importance de la formation des installateurs et des systèmes d’information et de logiciels qui permettent d’informer le poseur sur la nécessité d’un système de relève suffisant. Dans toutes les marques présentes chez Baxi, nous estimons absolument indispensable que l’installateur fasse sa première installation avec un commercial. La demande d’informations de la part des installateurs est d’ailleurs très forte… D’autant qu’ils ont besoin de la certification pour réaliser une installation ! » Un soutien partagé par de nombreux fabricants comme Energie Système, également fournisseur d’une aide à la première installation…
