L’essentiel en quelques mots :
L’énergie solaire est désormais entrée dans les mœurs pour répondre aux différents besoins d’une habitation. Les panneaux solaires photovoltaïques sont ainsi couramment utilisés pour alimenter une maison en électricité. Les panneaux solaires thermiques pour leur part permettent de produire de la chaleur utilisable pour chauffer un logement et obtenir de l’eau chaude sanitaire. Il existe aujourd’hui une solution innovante qui offre la possibilité de mutualiser l’ensemble de ces fonctionnalités : le panneau solaire hybride :
- cette technologie polyvalente permet de produire de l’électricité grâce à un module photovoltaïque sur sa face avant (exposée au soleil) et de générer de la chaleur grâce à un capteur thermique positionné sous sa face inférieure (côté toiture) ;
- il s’agit donc d’une solution gain de place qui accroît la production d’énergie solaire sans pour autant occuper un espace supplémentaire dans l’habitation ;
- les panneaux hybrides permettent un meilleur rendement grâce à un système de refroidissement interne des modules à l’air ou à l’eau ;
- ils sont en revanche plus chers que les panneaux solaire classiques (de l’ordre de 30 à 40 % environ) ;
- ils offrent cependant la possibilité de bénéficier d’aides financières pour réduire le coût d’installation et rentabiliser plus rapidement l‘investissement.
Qu’est-ce qu’un panneau solaire hybride ?
Les panneaux solaires se sont considérablement démocratisés ces dernières années comme source de production d’énergie propre et renouvelable permettant de répondre aux besoins domestiques d’une maison. S’ils sont bien souvent utilisés pour fournir de l’électricité à un foyer (afin d’alimenter des appareils électroménagers et numériques ou encore des luminaires), ils peuvent également parfois servir à chauffer une habitation et à produire de l’eau chaude sanitaire (ECS).
Dans le premier cas de figure, on parle de panneaux photovoltaïques. Dans le second cas, on parle de panneaux thermiques. Un système ingénieux permet désormais de combiner les avantages de chacun de ces dispositifs : les panneaux solaires hybrides.
Un panneau solaire hybride est ainsi conçu pour produire à la fois de l’électricité à partir de la luminosité des rayons solaires mais aussi pour capter la chaleur émise par la lumière du soleil. Il est donc composé :
- de capteurs photovoltaïques sur sa face avant (côté soleil), l’énergie collectée étant ensuite renvoyée vers un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif utilisable pour les besoins électriques du foyer ;
- de capteurs thermiques à haut rendement sur sa face arrière (côté toiture), les calories saisies étant ensuite transférées vers un ballon d’eau chaude par l’intermédiaire d’un collecteur d’air chaud ou d’un échangeur thermique utilisant un liquide caloporteur.
Le fonctionnement d’un panneau solaire hybride repose ainsi sur une double utilisation des propriétés physiques du rayonnement solaire (luminosité et chaleur) permettant ainsi de maximiser la production d’énergie verte.
Quel est le fonctionnement d’un panneau solaire hybride ?
Comme nous venons de le voir, les panneaux solaires hybrides peuvent produire à la fois de l’électricité et de la chaleur.
Une production d’électricité similaire aux modules photovoltaïques traditionnels
La production d’électricité est réalisée par le mécanisme de l’effet photovoltaïque. Celui-ci se produit lorsque les rayons lumineux du soleil viennent frapper la face supérieure des panneaux (exposée au soleil). Ceux-ci sont en effet composés de cristaux de silicium, un matériau conducteur qui possède la particularité de générer un courant électrique lorsqu’il est exposé à la lumière du soleil. Les photons des rayons solaires viennent alors exciter les électrons du silicium, qui se mettent en mouvement pour produire du courant électrique continu. Ce courant continu est ensuite transmis à un onduleur chargé de le transformer en courant alternatif, le seul pouvant être utilisé pour faire fonctionner les appareils électriques.
Une production de chaleur variable selon le type de panneau choisi
Si le mode de production de l’électricité est similaire à celui des modules classiques, pour la production de chaleur en revanche, le fonctionnement d’un panneau solaire hybride est légèrement différent selon le type d’équipement utilisé. Deux modèles peuvent alors être choisis.
Les panneaux solaires hybrides à air
Les panneaux solaires hybrides à air ou panneaux aérovoltaïques utilisent un ingénieux système de ventilation placé à l’arrière du modèle pour aspirer l’air chaud produit sous les panneaux. Cet air chaud est ensuite transféré à l’intérieur de l’habitation par l’intermédiaire de gaines ou d’une prise d’air reliée à un ballon thermodynamique.
Outre la double fonction de cette technologie, celle-ci présente également l’avantage d’améliorer le rendement en refroidissant les modules. Les panneaux fonctionnent en effet mieux lorsque la température est maintenue en-dessous d’un certain seuil compris aux alentours de 70°. Les panneaux hybrides présentent donc la particularité de moins chauffer que les panneaux traditionnels, ce qui leur permet d’obtenir des performances supérieures.
Les panneaux solaires hybrides à eau
Les panneaux solaires hybrides à eau ou panneaux hydrauliques utilisent là encore un absorbeur placé sous le capteur thermique, permettant de diffuser la chaleur dans le logement, mais cette fois-ci par l’intermédiaire de l’eau et non plus de l’air. La chaleur produite par les panneaux vient alors chauffer un fluide caloporteur composé de glycol. Celui-ci est lui-même relié à un ballon thermodynamique permettant de chauffer l’eau sanitaire et de diffuser la chaleur dans le logement via des radiateurs à eau ou un plancher chauffant.
Les panneaux hydrauliques permettent là encore de refroidir les modules pour optimiser leur rendement. L’échangeur thermique permet même un refroidissement encore plus important que pour les panneaux aérovoltaïques et donc un rendement pouvant se révéler supérieur de l’ordre de 15 à 20 % par rapport à des panneaux classiques.
Pour quelles raisons choisir un panneau solaire hybride pour son logement ?
Les panneaux solaires hybrides constituent une solution énergétique complémentaire et efficace pour les propriétaires cherchant à réduire leur empreinte carbone et leurs factures énergétiques.
Une production d’énergie plus importante
En combinant la technologie photovoltaïque et thermique, les panneaux hybrides permettent de maximiser l’utilisation de l’énergie solaire avec une production d’électricité, d’eau chaude sanitaire et parfois de chauffage. L’utilisation d’une énergie propre et renouvelable limite ainsi encore davantage le recours aux énergies fossiles que pour des panneaux solaires classiques, ce qui contribue à accroître l’autonomie énergétique de l’utilisateur. Cela se traduit alors par un recours moindre aux sources d’énergie traditionnelles et donc par des économies encore plus importantes à long terme.
Un rendement plus élevé
Outre leur polyvalence, les panneaux solaires hybrides sont également particulièrement réputés pour aptitude à maîtriser la température grâce à un système astucieux de refroidissement. C’est d’autant plus le cas pour les installations solaires avec intégration au bâti qui améliorent l’étanchéité mais ne laissent pas un espace suffisant pour une ventilation naturelle. Ils contribuent ainsi doublement à améliorer le rendement du dispositif et donc à réduire les dépenses énergétiques et à maximiser la rentabilité du dispositif.
Une solution gain de place
Les panneaux hybrides constituent par ailleurs une solution 2 en 1 pratique dans les espaces restreints puisque l’installation de modules solaires thermiques en toiture offre une solution polyvalente avec un encombrement réduit. Elle évite par exemple de cumuler la pose de panneaux photovoltaïques avec l’installation d’une pompe à chaleur.
Un investissement rentable à terme
Les panneaux hybrides constituent enfin une solution rentable à plusieurs égards.
Des économies sur les factures d’électricité et de chauffage
Les modules solaires hybrides permettent d’accroître le niveau d’autoconsommation du foyer grâce à un meilleur rendement par rapport aux panneaux classiques ainsi qu’à l’apport de chaleur supplémentaire limitant le recours au chauffage.
Des aides financières grâce à la production de chauffage
Les panneaux hybrides sont par ailleurs éligibles aux différentes aides financières dispensées par les pouvoirs publics puisqu’ils contiennent un volet thermique, ce qui n’est pas toujours le cas pour les panneaux photovoltaïques. Parmi les aides disponibles, on peut citer :
- MaPrimeRénov’ délivrée par l’agence nationale de l’habitat (Anah) dont le montant varie en fonction des revenus et de la composition ;
- la primé énergie distribuée par les fournisseurs d’énergie dans le cadre du dispositif des certificats d’économie d’énergie (CEE) ;
- la TVA à taux réduit à 5,5 % contre 20 % habituellement ;
- l’éco-prêt à taux zéro (éco-PTZ) ;
- les éventuelles aides des collectivités locales (commune, département, région).
La possibilité de revendre le surplus de production
Tout comme les panneaux photovoltaïques, les panneaux hybrides offrent la possibilité de revendre le surplus d’électricité produit à un fournisseur d’énergie. Grâce au mécanisme de l’obligation d’achat (OA), un propriétaire peut ainsi bénéficier d’un tarif de revente réglementé fixe pendant une durée de 20 ans et donc de revenus complémentaires pendant toute la durée de l’exploitation du système.
Cette autoconsommation avec revente du surplus permet en outre de bénéficier de la prime à l’autoconsommation, versée chaque année pendant une durée de 5 ans et dont le montant est variable selon la puissance de l’installation.
Tous ces éléments concourent donc à une durée de rentabilisation du dispositif relativement proche de celle d’une installation traditionnelle, et ce, en dépit d’un coût d’achat supérieur (entre 15 000 et 18 000 € en moyenne selon les différentes estimations observées pour une installation standard de 3 kWc). Même s’ils sont plus chers à l’achat (de l’ordre de 30 à 40 % en moyenne), les différentes incitations financières et les économies permises par une production supérieure permettent ainsi de combler en partie ce surcoût.
| Bon à savoir : Les panneaux hybrides constituent une technologie encore relativement récente avec un nombre d’acteurs limité sur le marché. Leur coût devrait donc logiquement diminuer dans les années à venir à mesure que le marché arrive à maturité, comme cela a déjà été le cas avec les panneaux traditionnels. Cette baisse probable conjuguée à des coûts de l’énergie en progression constante devraient en faire une solution encore plus rentable au cours des prochaines années. |
Comment réaliser l’installation d’un panneau solaire hybride ?
La pose et la mise en service de panneaux solaires hybrides est réalisée de façon similaire à l’installation de panneaux solaires traditionnels.
Les formalités préalables
L’installation nécessite avant toute chose une analyse approfondie de la configuration du logement pour estimer la faisabilité et la rentabilité du dispositif (plan de calepinage). L’habitation doit notamment disposer :
- d’une bonne orientation (plein Sud de préférence, voire Sud-Est et Sud-Ouest, le Nord étant absolument à éviter) ;
- d’une toiture inclinée selon un angle de 30 à 35° ;
- d’un environnement avec le moins de zones d’ombrage possible susceptibles de nuire à la transparence des panneaux et à la réflexion du soleil (arbres, végétation, immeuble, cheminée, etc.).
Lorsque cette étude est concluante, il faut ensuite choisir un installateur et déterminer avec lui la puissance désirée en fonction des besoins et donc le nombre de modules à installer.
Avant les travaux, il convient également de réaliser une déclaration préalable auprès de sa mairie, la pose de panneaux modifiant l’apparence extérieure de l’habitation.
L’installation en pratique
Une fois l’autorisation d’urbanisme obtenue dans un délai d’un mois (ou 2 mois en zone classée), les travaux peuvent commencer. L’installation en elle-même prend généralement 1 ou 2 jours et comprend :
- la pose des modules le plus souvent au niveau de la toiture mais dans certains cas également au sol ou en façade, notamment lorsque la configuration du toit n’est pas adaptée. Les travaux sont plus importants en cas d’intégration au bâti puisqu’il faut déposer une partie de la toiture pour y insérer les modules et intégrer une membrane d’étanchéité. La surimposition pour sa part implique l’installation de rails permettant une pose des modules en parallèle de la toiture, ceux-ci étant solidement maintenus par l’utilisation de fixations ou par la technique du lestage ;
- la pose du système de ventilation par air ou du dispositif hydraulique permettant la captation de l’air chaud et le refroidissement des modules. Il s’agit là d’une étape spécifique aux panneaux hybrides ;
- le câblage électrique et le raccordement du dispositif hybride aux différents équipements (onduleur, chauffe-eau thermodynamique, ballon solaire voire même piscine) ;
- le raccordement au réseau électrique auprès d’Enedis une fois la proposition de raccordement validée avec le fournisseur ;
- la mise en service du dispositif et les derniers tests pour s’assurer que la production solaire fonctionne parfaitement. Une attestation Consuel de conformité électrique est délivrée par le professionnel.
Est-il possible d’installer un panneau solaire hybride par ses propres moyens ?
Il est théoriquement possible d’installer des panneaux solaires hybrides par soi-même pour qui dispose de solides compétences en électricité et plomberie. Il est toutefois fortement recommandé de faire appel à un professionnel du photovoltaïque et de la plomberie, de préférence disposant d’une certification RGE (reconnu garant de l’environnement).
L’installation implique en effet le plus souvent une pose en toiture, potentiellement dangereuse lorsqu’on ne dispose pas des équipements de sécurité appropriés et de toute l’expérience nécessaire pour opérer dans ces conditions. Manipuler des composants électriques et travailler en hauteur comporte en effet des risques qui ne doivent pas être négligés, loin s’en faut.
Les branchements et raccordements requièrent également de disposer de très bonnes connaissances sur le fonctionnement d’un circuit électrique et d’un circuit de plomberie pour une installation à la fois sécurisée et performante. Une installation incomplète, mal configurée ou un mauvais raccordement peuvent en effet être à l’origine de pertes de rendement conséquentes sur le long terme.
Passer par un professionnel RGE vous permet en outre de bénéficier des différentes subventions étatiques pour réduire le coût de l’installation mais aussi de disposer des garanties accompagnant la pose par un professionnel en cas de problème matériel (garanties constructeur et rendement).
Quelle est la durée de vie d’un panneau solaire hybride ?
Les panneaux solaires hybrides ont une durée de vie très légèrement inférieure à celle des panneaux solaires traditionnels. En général, celle-ci est comprise autour de 25 ans mais peut atteindre 30 ans dans de nombreux cas. Tout dépend en réalité du type de panneaux choisi, de la qualité des composants et de l’entretien apporté au dispositif solaire (nettoyage et maintenance).
La rentabilisation d’une telle installation est le plus souvent obtenue au bout d’une quinzaine d’années. Cela laisse une perspective d’environ une dizaine d’années, voire plus, au cours desquelles vous pouvez bénéficier d’une énergie totalement gratuite, dans la limite de ce que le système est en capacité de produire. Ces estimations peuvent évidemment varier en fonction du rendement des modules mais aussi de leur durabilité, chaque configuration étant particulière.
Quels sont les meilleurs marques et modèles de panneaux solaires hybrides sur le marché ?
Parmi les meilleures marques de panneaux solaires hybrides sur le marché, on trouve notamment :
- la marque française DualSun avec notamment le modèle Spring 4 ;
- la marque Systovi, autre enseigne tricolore, avec son modèle aérovoltaïque R-Volt ;
- la marque Canadian Solar, entreprise canadienne comme son nom l’indique avec son dernier panneau hybride HiKu6 ;
- le panneau hybride Brandoni de la marque italienne éponyme.
| Bon à savoir : Lorsque vous le pouvez, optez pour des panneaux solaires monocristallins plutôt que pour des panneaux polycristallins. En utilisant un seul cristal de silicium et non plusieurs cristaux, les modules monocristallins permettent en effet une captation plus homogène du rayonnement solaire et donc un rendement supérieur. |
Maison Réno 
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