Chauffage Photovoltaïque vs. Thermique Solaire – Comparaison des Coûts et des Aires

"Pourquoi produire de l'électricité d'abord pour ensuite l'utiliser pour chauffer ? N'est-ce pas là le but du thermique solaire ?" Le Dr. Gerhard Rimpler rencontrait fréquemment cette question et sa réaction il y a presque une décennie. Avec l'idée non conventionnelle d'utiliser des systèmes photovoltaïques pour produire de l'eau chaude, sa société, my-PV, a initié ni plus ni moins qu'un changement de paradigme dans la génération de chaleur solaire. Depuis lors, la devise "Câbles au lieu de tuyaux" a révolutionné le marché solaire, avec le produit ELWA lancé en 2014, marquant la "Révolution dans le Thermique Solaire" !

Avec une consommation de capital réduite de quatre-vingt-dix pour cent par rapport aux systèmes solaires thermiques et une réduction considérable des prix au cours des dernières années, la chaleur photovoltaïque a depuis longtemps dépassé le solaire thermique, tant sur le plan technique qu'économique. Ce ne sont que deux des nombreux avantages du photovoltaïque. Voici un premier aperçu.

Différences de Prix Entre le Thermique Solaire et le Photovoltaïque

Depuis 2015, nous effectuons des comparaisons de prix pour la chaleur générée par le photovoltaïque par rapport aux systèmes solaires thermiques. Pour ce faire, nous comparons toujours un module photovoltaïque actuel avec un collecteur plat thermique solaire disponible commercialement.

En se basant sur le graphique, il est évident comment le développement des prix a évolué ces dernières années :

• Le prix du collecteur plat est resté pratiquement inchangé entre 2015 et 2020. La raison en est l'utilisation de matières premières telles que le cuivre et l'aluminium, qui sont encore utilisées en grandes quantités dans la production.

• En revanche, il y a eu une baisse significative des prix dans le photovoltaïque jusqu'en 2020, avec une réduction de prix d'environ 65 pour cent par watt pic des modules. Malheureusement, en 2022, cette tendance s'est inversée : en raison de la situation politique et économique difficile, les prix des collecteurs solaires et des modules photovoltaïques ont de nouveau augmenté – les deux technologies dans une mesure presque égale. De plus, il y a eu une augmentation malheureuse des coûts pour les artisans, s'il y en avait avec des capacités disponibles du tout. Les coûts d'installation (à part l'artisan) et l'effort de maintenance lors de l'utilisation du photovoltaïque restent – comparés au thermique solaire – cependant, extrêmement bas. Les tuyaux, les pompes, les vannes, les réservoirs d'expansion et l'antigel sont éliminés.

• En 2023, les prix du photovoltaïque ont heureusement repris leur tendance initiale – et plus rapidement qu'avant 2022, alors que le prix du thermique solaire est toujours à la hausse. Les coûts par watt pic du photovoltaïque sont donc revenus à des niveaux d'avant-guerre. À partir de 2015, cela marque à nouveau une réduction de coûts de 65 pour cent – déclenchée par les baisses de prix et les améliorations de performance !

La question ici est : Avons-nous besoin d'électricité ou de chaleur – ou des deux ? Le courant continu généré par le photovoltaïque est converti en courant alternatif par un onduleur. Cela peut être utilisé de différentes manières dans les foyers – y compris pour la génération de chaleur ! L'électricité photovoltaïque est soit consommée immédiatement, dirigée vers un stockage par batterie, injectée dans le réseau électrique, ou en effet utilisée pour le traitement de la chaleur.

Cet usage divers de la chaleur du thermique solaire n'est pas possible. L'énergie des collecteurs solaires ne peut être utilisée que pour le chauffage.

Différences d'efficacité - et la conception erronée associée :

Les collecteurs solaires convertissent théoriquement un maximum de 80 pour cent de l'énergie solaire en chaleur. Cependant, une partie de cette énergie est perdue lors de la circulation ultérieure de l'eau chauffée. Par conséquent, on suppose que les systèmes thermiques solaires ont une efficacité de système effective d'environ 50 pour cent. Les modules photovoltaïques cristallins, en revanche, convertissent environ 20 pour cent de l'énergie solaire en électricité, avec des pertes minimales. Par conséquent, la figure de 20 pour cent est couramment désignée comme l'efficacité globale des systèmes photovoltaïques.

Cependant, cette comparaison purement numérique des efficacités n'est pas vraiment pertinente. Premièrement, la source d'énergie est intrinsèquement gratuite, et deuxièmement, les toits offrent généralement un espace suffisant pour compenser facilement la différence !

Qu'en est-il de la comparaison directe des surfaces ?

Cependant, chez my-PV, nous n'hésitons pas à faire des comparaisons directes de surfaces. my-PV a analysé comment le rapport entre la surface de modules PV nécessaire et la surface de capteurs solaires thermiques a évolué au cours des années au même niveau de couverture de l'eau chaude, à l'aide d'une simulation comparative dynamique réalisée avec le logiciel Polysun. Notre solution à courant continu ELWA, une barre chauffante autonome produisant de la chaleur à partir d'électricité photovoltaïque, est comparée à un système de capteurs solaires thermiques plats de six mètres carrés. Les deux technologies canalisent l'énergie solaire vers un réservoir d'eau chaude de 400 litres, le prélèvement et le chauffage de l'eau chaude étant identiques pour permettre une comparaison objective dans le programme de simulation.

Afin d'illustrer la tendance à l'amélioration constante de l'efficacité des modules, des types de modules contemporains ont été définis dans la simulation pour chaque année d'observation. Alors qu'en 2015, une production de modules de 250 Wp sur une surface de 1,65 m² était encore la norme, en 2023, elle sera de 400 Wp sur une structure de 1,92 m². Cela correspond à environ 200 Wp par mètre carré en 2023, alors qu'en 2015, ce chiffre n'était que de 150 Wp par mètre carré.

En 2015, huit modules totalisant 13,2 m² étaient nécessaires, alors qu'en 2023, seulement cinq modules couvrant 9,6 m² sont nécessaires pour atteindre le même niveau de couverture d'eau chaude solaire qu'un système thermique solaire avec un collecteur plat de 6 m². Le facteur d'exigence d'espace est le seul avantage technique restant que l'énergie thermique solaire a encore sur la chaleur photovoltaïque aujourd'hui. Cependant, même il y a huit ans, cet argument n'était plus pertinent en pratique parce que les propriétaires ont généralement plus qu'assez d'espace sur le toit disponible pour installer un système de chaleur photovoltaïque.

Le Dr Gerhard Rimpler, PDG de my-PV, déclare : "Grâce à mes nombreuses années de travail dans le domaine de l'énergie thermique solaire, j'ai pris conscience des limites et des inconvénients de cette technologie dès le début. Jusqu'à aujourd'hui, il n'y a pas eu de réduction significative des coûts. En revanche, les photovoltaïques sont devenus un produit abordable pour le marché de masse depuis des années."