Panneau solaire thermique : le guide complet

Vous aimeriez réaliser des économies sur votre facture d’énergie et réduire votre empreinte carbone en produisant de l’eau chaude grâce à l’énergie solaire ?

Moins connus que les modules photovoltaïques, les panneaux solaires thermiques sont pourtant présentés comme la solution idéale pour produire de l’eau chaude sanitaire et du chauffage pour votre foyer à partir des rayons du soleil.

Alors, les panneaux thermiques : vrai bon plan ? Quels sont leurs avantages et leurs inconvénients par rapport au photovoltaïque ? Quel est le prix moyen d’une installation thermique ? Pouvez-vous bénéficier d’aides pour sa mise en place ? 

Dans ce guide complet, nous répondons en détail à toutes vos questions sur le panneau solaire thermique !

Points clés :

• Un panneau solaire thermique produit de la chaleur à partir des rayons du soleil.
• Son prix est plus élevé qu’un panneau photovoltaïque.
• Son rendement est plus important qu’un module photovoltaïque.
• Son utilisation est limitée au chauffage de l’eau et du foyer, il ne produit pas d’électricité.
• Un panneau photovoltaïque couplé à un système de chauffage de l’eau et de l’air remplit les mêmes fonctions, et produit en plus de l’électricité pour vos autres équipements domestiques.

Qu’est-ce qu’un panneau solaire thermique ?

Quels sont les différents types de panneaux solaires ?

Lorsqu’on parle de panneaux solaires, on pense généralement par défaut aux panneaux photovoltaïques, donc le but est de produire de l’électricité verte directement exploitable pour alimenter les appareils de votre maison.

Mais il existe d’autres types de modules :

• Les panneaux solaires thermiques, qui produisent de l’eau chaude et du chauffage.
• Les panneaux solaires hybrides à eau, qui produisent de l’eau chaude et de l’électricité. On notera également que Dualsun propose ses propres panneaux solaires hybrides.
• Les panneaux solaires aérovoltaïques, qui produisent du chauffage et de l’électricité.

Penchons-nous plus en profondeur sur la typologie qui nous intéresse aujourd’hui : le panneau solaire thermique.

Pourquoi choisir des panneaux solaires thermiques ?

Le but d’un panneau solaire thermique est de convertir l’énergie solaire en énergie calorifique. Autrement dit, cela vous permet de produire de la chaleur à partir des rayons du soleil captés par votre module. 

Cette chaleur est ensuite directement transmise vers votre ballon d’eau chaude ou votre système de chauffage à eau.

Cette solution vous affranchit de l’utilisation d’énergie extérieure et le plus souvent issues de sources éthiquement et écologiquement discutables : les énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon) et l’énergie nucléaire.

Par ailleurs, le chauffage (du foyer et de l’eau chaude) représentant une part conséquente de la consommation d’énergie dans le résidentiel (+60%), produire vous-même l’énergie nécessaire à l’alimenter vous permet de réaliser des économies importantes sur ce poste de dépenses.

Vous réduisez ainsi significativement votre facture d’énergie et l’empreinte carbone liées au chauffage de votre foyer et/ou de votre eau chaude sanitaire (ECS).

Quelles utilisations ?

L’énergie calorifique fournie par des panneaux solaires thermiques peut servir à alimenter un ou plusieurs des dispositifs suivants :

• Votre eau chaude sanitaire (douche, baignoire, lavabos, éviers, etc.)
• Un système de chauffage avec radiateurs à eau
• Un plancher chauffant (chauffage au sol)
• Une chaudière hybride (gaz + solaire thermique)
• L’eau chaude d’une piscine ou d’un spa

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Comment fonctionnent les panneaux solaires thermiques ?

Capter et stocker l’énergie solaire avec une installation thermique

Tout d’abord, les capteurs thermiques des panneaux transforment l’énergie émise par les rayons du soleil en chaleur.

Un liquide caloporteur (« qui transporte la chaleur ») généralement composé d’eau et de glycol capte ensuite la chaleur emmagasinée sous les modules et l’achemine via des tuyaux vers le cumulus. Celui-ci contient un échangeur thermique incorporé, permettant le passage du liquide caloporteur qui chauffe l’eau stockée dans le ballon. Une fois refroidi, le fluide revient au panneau solaire, et le cycle recommence en circuit fermé.

C’est ce qu’on appelle un dispositif CESI, ou Chauffe-Eau Solaire Individuel.

Dans le cas d’une installation combinant CESI et radiateurs ou plancher chauffant, on parle de système SSC (Système Solaire Combiné).

Les différents types de capteurs thermiques

Il existe différents types de capteurs solaires thermiques, adaptés à différents usages et conditions d’utilisation.

Les capteurs thermiques plans vitrés

Les capteurs thermiques plans vitrés fonctionnent avec une plaque en métal noir qui absorbe l’énergie solaire et la transmet à des tubes contenant le fluide caloporteur. La chaleur du liquide est maintenue grâce à un isolant et un vitrage en verre trempé. Celui-ci, en plus de protéger les tubes, garde les infrarouges et concentre la chaleur, à la manière d’une serre.

Il s’agit du dispositif thermique le plus couramment utilisé par les particuliers.

Les capteurs solaires tubulaires (sous vide)

Là aussi, une plaque métallique noire capte l’énergie du soleil et la transmet à des tubes en verre contenant un liquide caloporteur. La différence est que cette fois, ces tubes sont mis sous vide (autrement dit, sans air) afin de limiter encore plus la perte de chaleur. 

Ce système s’avère particulièrement utile dans les régions les moins ensoleillées. 

Les capteurs thermiques non vitrés

Il s’agit cette fois d’une structure très simple, composée d’un réseau de tubes de plastique noirs. Elle est moins coûteuse que les autres dispositifs, mais elle est également bien moins performante et plus fragile (puisque non protégée par des plaques vitrées). 

Cette catégorie de capteurs thermiques est presque exclusivement utilisée pour chauffer l’eau des piscines l’été.

Les capteurs thermiques monoblocs

Ce dispositif est composé de capteurs solaires thermiques et d’un ballon de stockage d’eau horizontal, réunis sur un seul et même châssis posé sur le toit ou au sol. Cette proximité entre capteur et réservoir est son principal atout, puisqu’il n’a pas besoin de pompe (et donc d’électricité) pour fonctionner. 

Toutefois, cela représente également un désavantage de poids : le ballon étant placé à l’extérieur de la maison, il est sujet à des déperditions de chaleur plus importantes qu’un cumulus installé à l’abri. Cette exposition aux éléments entraîne aussi un risque accru de gel l’hiver et de surchauffe l’été. 

Capteurs thermiques plans vitrés ou capteurs tubulaires sous vide ?

Vous l’aurez compris, les deux dispositifs solaires thermiques les plus répandus et les plus efficaces sont les capteurs à plans vitrés et les capteurs à tubes sous vide. Comparons rapidement les atouts de ces deux options.

Avantages des panneaux thermiques à plans vitrés

Ce type de capteurs vous propose :

• Un bon rapport investissement/performances
• Un rendement suffisant pour couvrir une partie significative des besoins d’une famille moyenne 
• Une longue durée de vie
• Une esthétique discrète
• Un entretien facile

Avantages des panneaux thermiques à tubes sous vide

Les capteurs tubulaires sous vide vous offrent quant à eux :

• Un très bon rendement, même avec peu d’ensoleillement
• Une perte de chaleur minimale
• Une grande durabilité
• Une capacité de chauffe particulièrement rapide

Les autres composants d’une installation solaire thermique

Une centrale solaire thermique n’est pas composée que de capteurs solaires. Afin de pouvoir alimenter votre maison en eau chaude domestique ou en chauffage à eau, les modules thermiques doivent être reliés à :

• Un cumulus, qui contient l’eau à réchauffer et à envoyer ensuite à votre robinetterie (salle de bain, cuisine, etc.).
• Un échangeur thermique, constitué d’un tube plongé au centre du ballon de stockage, dans lequel circule le liquide caloporteur qui va réchauffer l’eau en contact avec le tuyau.
• Une pompe, qui permet de transporter l’eau glycolée d’un bout à l’autre du circuit.
• Une tuyauterie en circuit fermé qui véhicule le liquide caloporteur chaud des panneaux au ballon de stockage, puis qui le renvoie une fois refroidi du ballon vers les modules solaires.
• Un éventuel second circuit, dérivé du premier, qui amène une partie du liquide caloporteur vers le dispositif de chauffage à eau ou le plancher chauffant.

Les avantages des panneaux solaires thermiques

Les panneaux solaires thermiques, notamment les capteurs à plans vitrés et les capteurs tubulaires sous vide, présentent plusieurs avantages qui méritent d’être pris en considération :

1. Ils vous permettent de réaliser des économies conséquentes sur votre facture énergétique.
2. Ils vous donnent l’opportunité d’agir concrètement pour la sauvegarde de l’environnement, en produisant votre propre énergie de chauffage verte et locale.
3. Ils vous offrent un bon rendement, généralement compris entre 30 % et 40 %.
4. Ils vous donnent la possibilité de bénéficier de plusieurs aides gouvernementales pour leur installation.

Les inconvénients des panneaux solaires thermiques

Les parcs solaires thermiques présentent toutefois leur lot d’inconvénients, surtout lorsqu’on les compare aux panneaux photovoltaïques :

1. Leur usage est restreint : ils ne peuvent alimenter que vos appareils de chauffage (de l’eau ou du foyer).
2. Contrairement au photovoltaïque qui vous permet d’emmagasiner l’électricité produite sur batteries, le thermique ne dispose d’aucun moyen de stocker l’énergie calorifique captée.
3. Ils sont plus sujets aux risques de gel et de surchauffe.
4. L’investissement de départ est important (et donc le retour sur investissement est plus long), malgré les aides à disposition.
5. Un dispositif difficile à mettre en place en rénovation, car il demande beaucoup d’équipement (tuyauterie en circuit fermé, ballon d’eau chaude avec échangeur thermique, pompe, etc.).

Comment installer des panneaux solaires thermiques ? 

Dimensionnement de la future installation

Le dimensionnement de votre parc solaire thermique est déterminé avant tout par les besoins de consommation de votre ménage. La base de calcul moyenne consiste en général à compter entre 1 m² et 2 m² de surface d’installation thermique par occupant du foyer.

Calepinage de l’installation solaire

Pour rappel, le calepinage d’une installation solaire (photovoltaïque ou thermique), également appelé étude de faisabilité, consiste à déterminer la disposition optimale de vos futurs panneaux sur votre toiture.

Il s’agit donc d’un dessin précis représentant en détail :

• Le nombre de panneaux
• Leur emplacement sur votre toit
• Leur orientation et leur inclinaison
• Les potentiels obstacles (cheminée, antenne, etc.) ou zones d’ombrage 
• Les distances entre chaque ligne de panneau
• Les zones de sécurité (espaces entre les panneaux et les bords du toit)

Vous pouvez effectuer vous-même le calepinage de votre future installation en quelques clics grâce à notre outil gratuit, ou faire appel à un professionnel qui s’en chargera à votre place.

Les étapes de l’installation 

L’installation des panneaux thermiques

Contrairement à une centrale photovoltaïque, qu’il est relativement facile de mettre en place vous-même si vous disposez d’un kit solaire adapté, une installation solaire thermique représente un challenge plus important. En effet, elle implique la pose de nombreux équipements variés : échangeur thermique, panneaux, pompe, tuyauterie, radiateurs à eau, plancher chauffant, etc.). 

Il est généralement conseillé de faire appel à un installateur spécialisé, qui vous guidera dans le choix du matériel et sur la pose la plus optimale en fonction de la configuration de votre hébergement.

Conseil Mon Kit Solaire : choisissez un artisan certifié RGE Qualisol. Cet agrément, mis en place par l’association française Qualit’EnR, vous garantit l’expertise du professionnel concernant le solaire thermique pour l’habitat individuel, ainsi que la mise à jour de ses assurances obligatoires.

Bien entendu, n’hésitez pas à comparer les offres avant de vous lancer !

L’orientation des panneaux solaires thermiques

Plus vos panneaux thermiques captent les rayons du soleil, plus ils produisent de chaleur. Une orientation plein sud est donc idéale, car elle leur permet de rester exposés à l’ensoleillement tout au long de la journée, entre le lever de l’astre à l’est et son coucher à l’ouest.

Une orientation sud-est ou sud-ouest est tout à fait efficace également. Par contre, évitez absolument les orientations plein nord, nord-est et nord-ouest, qui fourniront un rendement bien trop faible pour être rentable.

L’inclinaison

Pour capter de façon optimale les rayons du soleil, un panneau doit être placé perpendiculairement à ceux-ci.

Cependant, la hauteur du soleil varie constamment au fil de la journée mais aussi des saisons (il est haut dans le ciel l’été, et bas l’hiver). L’idée est donc de trouver le meilleur compromis lissé sur l’année.

Cet angle idéal est généralement estimé entre 30° et 35°.

Le raccordement des panneaux solaires thermiques

Le raccordement des panneaux solaires thermiques au reste de votre installation d’eau chaude sanitaire et de chauffage demande de solides compétences de plombier et de chauffagiste.

C’est pourquoi, là encore, il est vivement conseillé de faire appel à un professionnel qualifié pour prendre en charge la mise en place de votre installation, malgré le surcoût que cela implique.

Les réglementations à respecter

Comme pour toute installation solaire posée à plus de 1,80 m de hauteur, il est obligatoire d’effectuer une déclaration préalable auprès de votre mairie.

Celle-ci doit comporter :

• Un schéma indiquant la dimension précise de chaque élément
• Un plan de localisation des panneaux sur la façade, la toiture ou le sol de votre habitation
• Un visuel représentant les lieux après travaux

Comptez environ un mois pour obtenir une réponse. Au-delà de ce délai, vous pouvez considérer que le silence de la mairie vaut acceptation officielle du projet.

Notez bien que les autorités peuvent rejeter votre projet ou vous demander d’y apporter des modifications s’ils jugent que celui-ci n’est pas en adéquation avec le Plan Local d’Urbanisme (PLU), ou qu’il peut nuire au voisinage.

En fonction des situations, vous pourriez également être amené à demander l’autorisation :

• Des Architectes des Bâtiments de France (ABF), si votre maison se situe en zone classée
• De l’assemblée générale des copropriétaires, dans le cas d’une résidence gérée en copropriété.

Quel est le rendement des panneaux solaires thermiques ? 

Bien qu’annoncé autour de 80 % par les fabricants (avec un taux d’ensoleillement maximal à plein temps), le rendement solaire moyen d’un panneau solaire thermique est plutôt estimé autour de 40 % en situation réelle.

En France métropolitaine, l’énergie solaire disponible est comprise entre 1 100 et 1 700 kilowatts-heure (kWh) par m² et par an, pour un rayonnement horizontal. Cela permet une production moyenne de l’ordre de 300 et 500 kWh par m² et par an, d’après l’ADEME (l’agence de la transition écologique).

Quelles différences entre panneau photovoltaïque et panneau thermique

Comme nous l’avons déjà évoqué, il existe plusieurs différences notables entre ces deux types de panneaux solaires.

La fonction

Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité à partir des rayons du soleil, alors que les panneaux thermiques produisent de la chaleur.

Le champ d’utilisation

L’électricité produite par les modules photovoltaïques peut être utilisée pour alimenter tout type d’appareil électrique, y compris des dispositifs de chauffage de la maison (pompe à air, radiateurs électriques, etc.) ou de l’eau chaude sanitaire (cumulus classique, ballon thermodynamique, etc.).

Les panneaux thermiques, comme leur nom l’indique, ne produisent que de la chaleur. Ils peuvent donc uniquement fournir de l’énergie à votre équipement de chauffage du foyer ou de l’eau chaude.

Nettoyage et entretien du panneau solaire thermique

Pour maintenir un rendement optimal, il ne faut pas simplement compter sur la pluie pour retirer les saletés qui gênent la captation des rayons lumineux !

Même si la technologie solaire thermique ne nécessite pas grand entretien au quotidien, un lavage régulier à l’aide d’une éponge et d’eau non pressurisée s’impose donc. 

Il est également conseillé de contrôler annuellement la pression et la régulation du système. Pour cela, le plus sûr reste de souscrire un contrat de maintenance avec un professionnel qualifié qui pourra intervenir une fois par an pour vérifier de façon préventive que votre installation fonctionne parfaitement.

Le prix d’un panneau solaire thermique

Prix d’un kit solaire thermique

L’achat de panneaux solaires thermiques représente un investissement important, notamment pour les modèles les plus performants, à savoir les capteurs à tube sous vide :

• Capteurs à plan vitré : entre 200 € et 400 € le m²
• Capteurs tubulaires sous vide : entre 500 € et 800 € le m²

Un coût conséquent, même s’il peut être contrebalancé par des aides gouvernementales, comme nous allons le voir à présent.

Les aides pour l’installation de panneaux thermiques

Vous pouvez bénéficier de trois aides gouvernementales cumulables pour la mise en place d’un parc solaire thermique à votre domicile : l’Éco-PTZ, MaPrimeRénov et les CEE.

L’Éco-prêt à taux zéro pour panneaux thermiques

L’Éco-prêt à taux zéro, ou Éco-PTZ, est comme son nom l’indique un prêt à taux zéro accordé aux propriétaires occupants ou bailleurs (sous condition de ressources) pour financer des travaux de rénovation énergétique. Il peut atteindre 30 000 €, et son remboursement peut s’étaler sur une durée allant jusqu’à 15 ans. Le montant de l’emprunt dépend du nombre de travaux réalisés et de leur efficacité énergétique.

L’installation de panneaux thermiques peut être éligible à l’éco-PTZ, sous réserve que les travaux respectent certaines conditions :

• Le logement doit être construit depuis plus de deux ans.
• Les travaux doivent être effectués par des professionnels certifiés RGE.
• Les travaux doivent permettre de diminuer la consommation énergétique globale du logement d’au moins 25 %.

MaPrimeRénov

MaPrimeRenov’ est une aide financière qui a pour but d’inciter les propriétaires à réaliser des travaux d’optimisation énergétique dans leur logement, afin d’améliorer leur confort, de réduire leur empreinte carbone et de réaliser des économies sur leur facture énergétique.

Pour bénéficier de MaPrimeRenov’, il faut respecter les critères suivants :

• Le logement doit être construit depuis plus de deux ans.
• Les travaux doivent être effectués par des professionnels certifiés RGE.
• Les travaux doivent permettre de diminuer la consommation énergétique globale du logement d’au moins 30 %.
• Le revenu fiscal de référence (RFR) du foyer ne doit pas dépasser certains plafonds, qui déterminent le montant d’aide accordée. Il peut aller jusqu’à 20 000 € pour les ménages les plus modestes.

Les Certificats d’Économie d’Énergie (CEE)

Le système des Certificats d’Économie d’Énergie, ou CEE, est un dispositif imposé par le gouvernement aux fournisseurs d’énergie pour les obliger à participer au financement des projets d’optimisation énergétique de leurs clients.

Le montant des CEE varie en fonction des fournisseurs et de la région où est située votre maison.

Récapitulatif des aides pour les panneaux solaires thermiques

Voici un récapitulatif rapide des aides dont vous pouvez bénéficier pour la mise en place d’une installation thermique chez vous.

Les économies réalisées grâce aux panneaux solaires thermiques

On estime généralement qu’une installation solaire thermique peut couvrir environ 50 % des besoins en eau chaude sanitaire d’une famille de quatre personnes sur l’année. Cela permet donc de réaliser des économies significatives sur votre facture énergétique.

Bien entendu, ce chiffre est à remettre en perspective en fonction de votre consommation d’eau chaude sanitaire (et de chauffage dans le cas d’un Système Solaire Combiné), et du nombre de panneaux thermiques de votre installation.

Quoi qu’il en soit, il est important de garder en tête que pour la majorité des ménages, ce type de dispositif ne suffit pas à produire suffisamment d’énergie pour couvrir l’ensemble des besoins du foyer. Il faudra donc prévoir un système de chauffage secondaire pour prendre le relais de votre parc thermique.

Conclusion

Sur le papier, le panneau solaire thermique est un excellent moyen de produire de la chaleur à partir de l’énergie solaire, et donc de vous offrir plus d’autonomie et d’économies.

Toutefois, ce dispositif a son lot de contraintes : son prix élevé, la difficulté de produire suffisamment de chaleur pour assurer les besoins à l’année d’un ménage, et une utilisation exclusivement dédiée au chauffage de l’eau.
C’est pourquoi nous vous conseillons plutôt d’opter pour une installation photovoltaïque couplée à des systèmes électriques de chauffage de l’eau et de l’air. Elle remplira au final le même rôle qu’un parc thermique, et vous permettra en plus d’alimenter l’ensemble des appareils électriques de votre maison !