Le rayonnement solaire est une source d'énergie renouvelable, gratuite, non polluante et disponible en abondance pour tous. Grâce aux panneaux solaires, il est utilisé afin de produire de l'électricité (panneaux solaires photovoltaïques), de l'air/de l'eau chaude (panneaux solaires  thermiques) ou les deux (panneaux solaires hybrides).

Les panneaux solaires ont l'avantage de ne pas impacter l'environnement, de nécessiter un entretien réduit et de rarement subir des pannes. Cependant, leur implantation requiert des démarches administratives souvent longues. Enfin, seule une étude approfondie du projet assure un retour sur investissement satisfaisant.

Les panneaux solaires photovoltaïques

Produire de l'électricité grâce à la lumière

Ces panneaux solaires produisent de l'électricité en transformant le rayonnement lumineux. Ils contiennent des semi-conducteurs dont les électrons sont mis en mouvement par les photons provenant de la lumière du soleil. Un courant électrique continu est ainsi produit par les déplacements de ces photons.

Les modules photovoltaïques, contenant les semi-conducteurs, sont assemblés pour former des panneaux photovoltaïques. Il en existe plusieurs types :

• à couches minces : une fine pellicule de poudre de matériau semi-conducteur (généralement du silicium amorphe) est déposée sur une plaque en verre
• à cellules plates cristallines : elles sont constituées par du silicium en ruban, du silicium monocristallin ou multicristallin. Ces petits modules très fins (0,2 mm d'épaisseur en moyenne) sont connectés entre eux et protégés par une couche de verre.

Une fois les panneaux installés, il faut les relier au système électrique du domicile avec plusieurs éléments :

• onduleur : il transforme le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif puis l'envoie vers les prises électriques
• batterie : elle garde l'électricité afin de la distribuer lorsqu'elle est nécessaire
• régulateur : il vérifie l'état de charge de la batterie
• compteur : relié à l'onduleur, il évalue l'électricité envoyée vers le réseau public pour les habitations revendant le surplus de production

Possibilité de revente d'électricité mais pas de subventions

Les panneaux solaires photovoltaïques possèdent plusieurs avantages :

• solution pratique pour disposer d'électricité dans des sites isolés ;
• revente de l'énergie produite en surplus à un fournisseur d'électricité ;
• durée de vie relativement longue (en moyenne 20 ans).

Leurs principaux points faibles sont :

• non éligibles au crédit d'impôt (contrairement aux panneaux aérovoltaïques ou thermiques)
• l'excès de soleil fait diminuer la production d'électricité : lorsque les cellules sont trop chaudes, le rendement énergétique diminue, spécialement lorsque les panneaux ne sont pas ventilés.

Les panneaux solaires thermiques

Produire de l'eau chaude grâce à l'énergie solaire

Avec des panneaux solaires thermiques, l'énergie du soleil est convertie en chaleur, transmise à de l'eau ou à de l'air.

L'eau chauffée peut servir en tant que :

• eau chaude sanitaire (ECS) ;
• eau circulant dans le système de chauffage central ;
• eau circulant dans un système combiné (production d'ECS et chauffage central à eau).

Pour transmettre de la chaleur à l'eau, plusieurs types de capteurs thermiques existent :

• les capteurs à tubes sous vide
• les capteurs à plans vitrés
• les capteurs non vitrés

Le liquide caloporteur circule dans des tubes dotés d'ailettes captant la chaleur. Pour renvoyer l'eau chauffée dans le domicile, il faut relier les panneaux solaires à l'installation existante par un circuit hydraulique. Cette installation comprend des émetteurs de chaleur (plancher chauffant, radiateurs…), éventuellement un dispositif de stockage de l'eau chaude (ballon) et un réseau de tuyaux. Il faut également un second système de chauffage de l'eau lorsque la production par le système solaire est insuffisante.

Quand les panneaux chauffent de l'air et non de l'eau, grâce à des capteurs thermiques à eau, celui-ci est renvoyé dans l'habitation via un réseau de gaines.

Des panneaux éligibles aux aides mais une installation spécifique

Les points forts des panneaux solaires thermiques sont notamment :

• ils permettent de recevoir des aides dans le cadre de l'incitation aux travaux de rénovation énergétique ;
• un petit nombre de panneaux permet de produire l'eau chaude nécessaire pour une habitation (2 panneaux suffisent pour une production de 300 l d'eau)
• leur orientation et leur inclinaison est moins contraignante que celle requise pour les panneaux photovoltaïques

Parmi les inconvénients, on peut citer :

• il est complexe d'installer ces panneaux lors d'une rénovation car le ballon d'eau chaude à utiliser est spécifique ;
• seul un ensoleillement important assure une bonne rentabilité.

Les panneaux solaires hybrides

Des panneaux à double fonction

Les panneaux solaires hybrides (ou panneaux PV/T) cumulent les fonctionnalités des modèles photovoltaïques et thermiques :

• génération d'électricité : les cellules photovoltaïques, positionnées sur la face extérieure, sont exposées au soleil et produisent de l'électricité ;
• production de chaleur : installés sur le côté intérieur, des capteurs thermiques récupèrent la chaleur solaire.

Le courant produit par ces panneaux est continu puis il est transformé en courant alternatif avec un onduleur.

Si la production d'électricité est généralement supérieure (10 % environ) pour les panneaux hybrides par rapport à une combinaison de panneaux thermiques et photovoltaïques, la production de chaleur est inférieure (20 % environ).

Les panneaux solaires hybrides aérovoltaïques

La chaleur générée en sous-face est récupérée par un système de ventilation. L'air chauffé dessert les pièces du domicile via un réseau de gaines. Il peut également alimenter un chauffe-eau thermodynamique. Si la production d'air chaud est excédentaire, le surplus est évacué de l'habitation par une sortie de toiture.

Les panneaux solaires hybrides hydrauliques

Leur face inférieure contient un circuit de tuyaux de petit diamètre dans lequel circule un antigel. Il renferme également un échangeur thermique afin d'optimiser le transfert thermique entre la face photovoltaïque et le liquide antigel.

Avantages et inconvénients des panneaux hybrides