Les panneaux solaires photovoltaïques et thermiques sont des moyens écologiques et économiques de produire de l’électricité ou d’économiser l’énergie pour se chauffer ou chauffer l’eau sanitaire. Selon qu’il s’agisse d’un panneau solaire thermique, photovoltaïque ou photovoltaïque hybride, l’usage et le fonctionnement diffèrent. Chacun a des spécificités qu’il faut bien comprendre pour faire un choix éclairé.
Les différents types de panneaux solaires
Les panneaux solaires sont conçus pour récupérer l’énergie du rayonnement solaire et pour la convertir afin de l’utiliser pour produire de l’électricité ou de la chaleur.
On distingue deux grandes familles de panneaux solaires :
• les panneaux solaires thermiques qui transforment le rayonnement solaire en chaleur et permettent la production d’eau chaude sanitaire (ECS) ou le chauffage de la maison. On parle aussi de capteurs solaires thermiques ou de chauffe-eau solaire individuel.
• les panneaux solaires photovoltaïques (PV), qui transforment le rayonnement solaire en électricité.
Il existe une troisième catégorie de panneaux solaires, qui combine les technologies des deux autres : les panneaux photovoltaïques hybrides. Ces panneaux produisent de l’électricité et de la chaleur. Ils sont 20% plus efficaces que les panneaux solaires traditionnels.
Les différentes technologies photovoltaïques et thermiques
Les panneaux solaires photovoltaïques sont composés de cellules assemblées entre elles pour capter l’énergie du soleil. Il existe différentes technologies qui conditionnent le positionnement du panneau (tous les PV ne se posent pas sur le toit), son usage et son rendement. Leur prix varie aussi sensiblement. Le rendement d’un panneau solaire s’évalue en fonction de la puissance crête (indiquée en Wc). Plus celle-ci est élevée, plus la rentabilité et la productivité annuelle du panneau solaire sont fortes.
On distingue principalement trois types de panneaux solaires photovoltaïques.
• Les panneaux au silicium amorphe : malgré leur rendement relativement faible (environ 60Wc/m², soit de 6 à 7% de rendement), ils ont l’avantage d’être parmi les moins chers du marché et de fonctionner même lorsque la lumière du soleil est diffuse. Ils existent en version souple et donc déplaçable. Ils sont idéals si l’on dispose d’une surface importante de toiture et d’un petit budget.
• Les panneaux au silicium monocristallin : ce sont les panneaux qui possèdent le meilleur rendement (environ 100 Wc/m², soit de 16 à 24% de rendement). Ils donnent le meilleur de leur capacité lorsque l’ensoleillement est faible. En revanche, la lumière diffuse fait chuter leur rendement.
• Les panneaux au silicium polycristallin : progressivement abandonnés au profit des panneaux monocristallins, ils fonctionnent mieux sur une toiture très ensoleillée. Leur prix est quasiment identique à celui des panneaux monocristallins, mais leur rendement est plus faible.
Les panneaux solaires thermiques se répartissent selon deux technologies.
• Les capteurs thermiques dits « à eau » : de l’eau ou un liquide caloporteur circule en circuit fermé dans une boîte isolante en verre qui permet d’obtenir un effet « serre ». La chaleur du soleil est amplifiée par l’effet serre puis transmise à l’eau (ou au fluide caloporteur), qui elle-même transmet sa chaleur via un échangeur au système d’eau chaude sanitaire. C’est la solution la plus utilisée en raison de sa rentabilité.
• Les capteurs thermiques dits « à air » : de l’air circule et chauffe au contact d’un absorbeur. L’air chaud est ensuite ventilé dans le bâtiment.
Quelle taille de panneaux solaires photovoltaïques choisir ?
La taille d’un panneau solaire se choisit en fonction de différents paramètres (surface disponible, situation géographique, budget) et doit permettre de répondre aux besoins que l’on s’est fixés. Les caractéristiques des panneaux et leur taille sont des valeurs avec lesquelles il est possible de jouer en fonction de la surface dont on dispose et de son budget.
Estimer les besoins en énergie
Ils peuvent varier selon que l’on projette une revente totale de l’électricité ou que l’on se place dans une perspective d’autoconsommation totale (site isolé) ou partielle, solution encouragée par les pouvoirs publics (en 2018). Il faut veiller à bien prendre en compte tous les besoins que le panneau solaire va combler (eau chaude sanitaire, chauffage, électricité ou les trois combinés). La valeur obtenue doit être exprimée en kWh et utilisée comme référence. En fonction de ses besoins et de la surface disponible, on peut ainsi choisir un modèle dont la puissance crête de référence est adaptée.
Prendre en compte l’ensoleillement
Ce paramètre varie nécessairement en fonction des zones géographiques ; les valeurs moyennes locales d’ensoleillement sont disponibles sur le site de Météo France. Le rendement de 1 m² de panneau solaire n’est forcément pas le même à Marseille qu’à Strasbourg (environ 850 kWh à Strasbourg contre 1250 à Marseille). Pour un rendement optimal, les panneaux solaires sont posés de façon à être exposés « plein sud » et selon un angle de 35° par rapport au sol.
Adapter son choix à la surface disponible
En fonction de la surface de toiture disponible pour recevoir un panneau solaire, il faut adapter la puissance du modèle que l’on choisit. Plus la surface est petite, plus la puissance risque de devoir être élevée pour satisfaire tous les besoins fixés.