⏱L'essentiel en quelques mots
Les panneaux solaires sont une solution désormais répandue pour produire une énergie propre et renouvelable permettant de répondre en bonne partie aux besoins énergétiques d’un foyer. Le panneau solaire hybride constitue une innovation majeure dans ce domaine puisqu’il combine les avantages de l’énergie photovoltaïque et de l’énergie thermique :
les panneaux hybrides permettent ainsi de produire à la fois de l’électricité et du chauffage, mais aussi de l’eau chaude sanitaire ;
ils sont composés de modules photovoltaïques convertissant le rayonnement solaire sur leur face avant et de capteurs thermiques collectant la chaleur sur leur face arrière ;
les panneaux hybrides peuvent être aérovoltaïques (transmission de la chaleur par ventilation) ou hydrauliques (transmission par un fluide caloporteur) ;
il s’agit donc d’une solution 2-en-1 permettant de réaliser d’importantes économies d’énergie sur le long terme ;
ce système permet en outre un refroidissement continu des panneaux offrant un rendement supérieur de 5 à 15 % par rapport à des panneaux classiques.
Sommaire
Les panneaux solaires constituent une source de production d’énergie propre et renouvelable permettant de répondre en bonne partie aux besoins énergétiques d’un foyer et ainsi de s’émanciper des énergies fossiles traditionnelles. Pour ce faire, les modules, installés le plus souvent sur le toit, utilisent deux types de technologies selon l’objectif poursuivi, à savoir :
les panneaux solaires photovoltaïques, les plus connus, qui captent l’énergie des rayons lumineux du soleil pour la transformer en courant alternatif utilisable pour les besoins électriques du foyer par l’intermédiaire d’un onduleur ;
les panneaux solaires thermiques qui captent la chaleur du soleil pour fournir du chauffage et de l'eau chaude sanitaire (ECS) à un logement.
Au-delà de ces dispositifs désormais largement répandus, il existe également une solution permettant de combiner les avantages de ces deux technologies : les panneaux solaires hybrides. Ces équipements novateurs sont en effet capables de produire à la fois de l'électricité pour l’éclairage ou les appareils électriques mais aussi de la chaleur pour chauffer l’eau sanitaire et alimenter le système de chauffage du logement.
Concrètement, ils prennent la forme d’un panneau solaire thermique recouvert d’un module photovoltaïque avec un capteur hybride permettant de produire de l’électricité tout en récupérant la chaleur. Les panneaux solaires hybrides permettent ainsi une utilisation plus efficace de l'énergie solaire en exploitant simultanément la lumière du soleil pour générer de l'électricité et absorber de la chaleur. Cette combinaison optimise également le rendement énergétique global du dispositif, offrant ainsi des performances supérieures à celles des installations traditionnelles.
Un panneau solaire hybride utilise à la fois des capteurs thermiques et des cellules photovoltaïques pour produire de l'énergie. On parle aussi bien souvent de capteur solaire mixte. Il est ainsi composé :
de multiples cellules photovoltaïques sur sa face supérieure (côté soleil) : celles-ci permettent de capter l'énergie des rayons lumineux du soleil pour la convertir ensuite en électricité par l'intermédiaire d'un onduleur ou de micro-onduleurs qui transforment le courant continu en courant alternatif. L’électricité produite peut alors être utilisée intégralement pour les besoins du foyer dans le cadre d’une autoconsommation (éclairage, alimentation des appareils). Elle peut aussi être revendue en partie ou totalement pour générer des revenus complémentaires ;
de capteurs thermiques à haut rendement sur sa face inférieure (côté intérieur) qui captent la chaleur émise par les rayons solaires pour la transmettre à un fluide caloporteur ou à un collecteur d'air chaud.
Grâce à ses deux faces distinctes, le panneau solaire hybride peut ainsi générer de l'électricité et de la chaleur de façon simultanée. On parle alors de cogénération solaire.
Bien qu’ils remplissent dans tous les cas de figure une double fonctionnalité (production d’électricité et de chauffage), les panneaux solaires ne fonctionnent pas tous de la même façon. On peut ainsi distinguer deux modes distincts de récupération de l’énergie.
Les panneaux solaires aérovoltaïques utilisent un système de ventilation pour répandre l'air chaud collecté dans toute la maison par l'intermédiaire de gaines préalablement installées avec une restitution à travers des bouches d'aération. Ils s'approvisionnent donc en chaleur à la fois via le rayonnement solaire frappant les modules photovoltaïques sur la face du panneau, mais également via la face arrière du panneau thermique qui est muni d'un dispositif de ventilation.
Ce système présente en outre l'avantage de refroidir le panneau grâce à la ventilation, ce qui a pour conséquence d'améliorer le rendement des cellules photovoltaïques. Les panneaux aérovoltaïques permettent également de produire de l’eau chaude sanitaire lorsqu’ils sont couplés à un chauffe-eau thermodynamique. Ce dispositif de ventilation astucieux peut même assurer un rafraîchissement de l’habitation les nuits d’été et un assainissement constant de l’air ambiant.
Les panneaux solaires hydrauliques utilisent pour leur part du glycol pour chauffer un fluide caloporteur transportant la chaleur dans un ballon de stockage. Une fois acheminée au système de chauffage central, l'eau chaude peut ensuite être utilisée pour les besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage du foyer par l’intermédiaire de radiateurs ou d’un plancher chauffant.
Là encore, ce fonctionnement permet un refroidissement du panneau grâce, cette fois, à un échangeur de chaleur à eau garantissant une production d'énergie optimale, avec des panneaux restant ainsi à une température modérée. Le refroidissement est même encore plus important que pour les panneaux hybrides à air.
L’installation de panneaux solaires hybrides offre plusieurs avantages pour une habitation :
une synergie évidente entre la production d’électricité et de chauffage qui offre la possibilité d’optimiser la production solaire et d’utiliser toute l’énergie thermique produite par les panneaux, dont une partie ne serait pas exploitée avec un simple système photovoltaïque ;
une plus grande autonomie énergétique et des économies importantes : l’installation de panneaux hybrides peut permettre d’assurer jusqu’à 80 % des besoins en électricité d’un foyer sans compter les économies de chauffage réalisées. Même si l’autonomie n’est pas totale et qu’un chauffage d’appoint est nécessaire, les économies restent très importantes d’un mois sur l’autre et permettent une rentabilisation plus rapide qu’une installation seulement photovoltaïque ou thermique ;
un rendement supérieur : en plus d'une meilleure valorisation de la chaleur, les panneaux hybrides permettent une régulation optimale de la température grâce au système de ventilation ou d'échangeur de chaleur de l'eau. La température des cellules est donc moins élevée que pour des panneaux photovoltaïques, ce qui permet généralement d'obtenir un rendement supérieur de l'ordre de 5 à 15 % par rapport à un panneau traditionnel qui surchauffe au-delà de 25° ;
une solution 2-en-1 permettant un gain de place au niveau de la toiture puisqu’elle évite de mettre en place deux installations spécifiques et donc de faire appel à deux professionnels différents ;
un volet thermique qui permet de bénéficier de certaines aides de l’État (MaPrimeRénov, prime à l’autoconsommation notamment), les panneaux seulement photovoltaïques n’étant la plupart du temps pas éligibles à ces subventions.
Malgré tous leurs avantages, les panneaux solaires hybrides présentent cependant quelques inconvénients dont il faut avoir conscience avant d’opter pour cette solution :
il s’agit d’une technologie relativement récente et qui n’est pas donc pas encore assimilée par l’ensemble des professionnels du secteur. Il peut de ce fait être difficile de trouver un artisan disponible pour procéder à l’installation et le délai d’attente est donc globalement plus important que pour des panneaux classiques ;
les panneaux solaires hybrides sont plus chers que les panneaux solaires traditionnels. Il faut en effet compter entre 13 000 et 15 000 € pour une installation moyenne de 3 kWc, une installation classique étant comprise plutôt entre 9 000 et 13 000 €. Ces prix peuvent cependant varier selon la configuration de l’installation. Le rendement supérieur des panneaux hybrides ainsi que leur double fonctionnalité permettent toutefois de capter davantage d’énergie ;
enfin, même si l’installation de panneaux hybrides répond en bonne partie aux besoins en énergie d’un foyer, elle n’est toutefois pas suffisante pour atteindre l’autonomie énergétique totale, notamment du point de vue du chauffage (couverture des besoins à hauteur de 60 % au maximum environ). Le raccordement au réseau électrique public et/ou le choix d’un chauffage d’appoint restent ainsi quasiment indispensables pour répondre aux besoins du logement en l’absence de luminosité.
L'installation de panneaux solaires hybrides suit la même procédure que l'installation de panneaux solaires traditionnels avec dans la majorité des cas une installation sur le toit, même si une pose au sol ou en façade est également envisageable lorsque les conditions ne sont pas réunies au niveau de la toiture.
S'il n'est pas nécessaire d'habiter dans une région disposant d'une forte exposition solaire toute l'année, plusieurs points sont cependant à prendre en compte pour maximiser le rendement du dispositif :
l’inclinaison : les panneaux doivent être inclinés selon un angle compris entre 30 et 35° pour une installation en France ;
l’orientation : ils doivent également être orientés dans la mesure du possible vers la direction plein sud. Les orientations sud-est et sud-ouest voire est et ouest sont également possibles, même si légèrement moins efficaces. L'orientation nord est elle à proscrire totalement ;
la trajectoire du soleil par rapport aux panneaux doit être dégagée de tout obstacle susceptible de créer des zones d'ombre à certains moments de la journée (arbres, immeubles, antennes, etc.).
la solidité de la toiture : assurez-vous au préalable que la structure du toit puisse supporter le poids des panneaux.
Bon à savoir
Des démarches administratives sont également à réaliser avant l’installation de panneaux solaires hybrides, avec notamment :
une déclaration préalable de travaux ;
le raccordement des panneaux au réseau électrique public, notamment en cas de revente du surplus de production ;
la souscription d’un contrat avec un fournisseur d’énergie pour la revente du surplus.
Lorsque les conditions préalablement citées sont réunies, l'installation de panneaux hybrides est réalisée en différentes étapes, avec :
la fixation des panneaux sur le toit selon l'inclinaison et l'orientation définies avec des supports solides garantissant la stabilité de l'équipement ;
la mise en place des différents composants électriques tels que l'onduleur ou les micro-onduleurs et, le cas échéant, la batterie solaire ;
la réalisation des connexions électriques entre les différents composants par un système de câblage ;
l'installation d'un dispositif de refroidissement avec ventilation par air ou pose d'un système hydraulique à base d'eau chaude, cette étape étant spécifique aux panneaux hybrides ;
la mise en service de l’installation et la réalisation de tests pour vérifier le bon fonctionnement de l'ensemble du dispositif et procéder à d’éventuels ajustements ;
après l'installation, le professionnel en charge de la pose doit enfin délivrer l'attestation Consuel au propriétaire, qui certifie la conformité de l'installation avec les normes électriques en vigueur.
La pose de panneaux solaires hybrides nécessite de faire appel à un professionnel expérimenté dans les domaines des panneaux solaires et de l'électricité. De préférence, privilégiez un artisan certifié RGE (reconnu garant de l'environnement) disposant d'une certification QualiPV, QualiSol ou Qualit'EnR pour une installation optimale et sécurisée.
L’installation de panneaux solaires hybrides par ses propres moyens est possible pour qui dispose de solides connaissances en électricité, en couverture et même en plomberie. La technique de la surimposition permet notamment de ne pas avoir à modifier la toiture grâce à la mise en place d’un support parallèle au toit.
Il est toutefois fortement recommandé de faire appel à un professionnel qualifié disposant de toutes les connaissances spécifiques en la matière, ainsi que de tous les équipements nécessaires pour une installation sécurisée. La plupart des fabricants exigent par ailleurs que l'installation soit réalisée par des installateurs certifiés afin de bénéficier de la garantie produit.
Confier cette tâche à un professionnel permet également d'éviter toute complication potentielle liée à une mauvaise installation. La manipulation des composants électriques et la connexion au réseau domestique doivent en effet être effectuées avec précision pour garantir le bon fonctionnement et le rendement optimal du système. Une erreur lors de l'installation peut en effet provoquer des dysfonctionnements, voire même se révéler dangereuse pour l'installateur.
Par ailleurs, le recours à un professionnel RGE est enfin souvent nécessaire pour bénéficier des différentes aides des pouvoirs publics.
La durée de vie d’un panneau solaire hybride est comprise entre 25 et 30 ans. Elle est donc légèrement inférieure à celle d’un panneau solaire traditionnel qui peut aller jusqu’à parfois 40 ans lorsqu’il est bien entretenu. Tout dépend cependant de la configuration de l’installation et de la zone géographique ainsi que du niveau d’entretien.
Malgré un prix d’achat supérieur d’environ 25 %, les panneaux solaires hybrides restent cependant souvent rentables grâce à leur fonctionnement 2 en 1 et permettent d’espérer, dans la plupart des cas, un retour sur investissement compris entre 15 et 20 ans selon les configurations. La vente de panneaux solaires hybrides peut s’accompagnent de garanties assurant la rentabilisation du système avec :
une garantie constructeur de plus ou moins 10 ans selon les fabricants en cas de dysfonctionnement ;
une garantie puissance ou rendement qui assure un rendement généralement à hauteur de 80 % pendant 20 ou 25 ans.
La technologie hybride étant assez récente, l’offre sur ce marché est encore relativement peu développée. Quelques acteurs majeurs se démarquent néanmoins :
DualSun, fabricant français qui propose des produits labellisés 100 % Made In France, conçus dans l’Ain, dans une usine certifiée ISO 9001. La marque promet pour son modèle hybride Spring 2-en-1, un rendement deux fois supérieur à celui d’un panneau photovoltaïque traditionnel ;
Systovi, autre acteur historique français du photovoltaïque qui, avec son modèle aérovoltaïque R-Volt, offre une solution complète (électricité, chauffage, rafraîchissement, assainissement de l’air) avec un fonctionnement intelligent permettant un ajustement automatique de la température à l’aide de thermostats ;
Canadian Solar, fabricant canadien qui commercialise des panneaux hybrides moyens de gamme à des tarifs plus abordables et avec un rapport qualité-prix intéressant ;
Meyer Burger, entreprise suisse qui produit des panneaux hybrides de très bonne qualité.