Chauffe-eau solaire et technologie photovoltaïque

Cette section comprend l’information suivante :

• Comment fonctionnent ces technologies?
• Qu’est que le chauffage solaire de l’eau domestique?
• Qu’est que la technologie photovoltaïque?
• Les périodes de récupération et le rendement du capital investi (RCI)
• Les avantages de l’énergie solaire
• Qu'est-ce qu'il vous faudrait pour adopter l'énergie solaire?

Les systèmes héliotechniques ou solaires peuvent être divisés en deux grandes catégories sur le plan de leur conception :
1. les chauffe-eau solaires (aussi appelés systèmes thermosolaires ou héliothermiques) servant à chauffer l’eau;
2. les systèmes photovoltaïques utilisés pour produire de l’électricité.

Comme une maison typique sera toujours branchée aux services publics municipaux pour l’eau et l’électricité (branchement au réseau électrique), les systèmes héliotechniques doivent être envisagés comme un moyen complémentaire ou additionnel de combler les besoins énergétiques ordinaires. L’énergie solaire peut être aussi la principale source d’énergie, quoique saisonnière, pour les chalets ou les gîtes qui ne sont pas connectés aux services publics (hors-réseau).

Qu’est que le chauffage solaire de l’eau domestique?
En captant l’énergie radiante du Soleil et en la convertissant en énergie thermique, un chauffe-eau solaire préchauffe l’eau municipale froide avant qu’elle ne pénètre dans le réservoir d’eau chaude d’une maison d’habitation. Les sources d’énergie classiques étant moins sollicitées par le système de chauffage de l’eau traditionnel, on réalise des économies d’énergie et de coûts. En Ontario, selon la consommation d’eau chaude des résidents, les chauffe-eau solaires comblent environ 50 % des besoins annuels en eau chaude. La plupart des chauffe-eau solaires sont accompagnés d’un second chauffe-eau accessoire (au gaz naturel ou à l’électricité) afin de répondre aux besoins en eau chaude lorsque le temps est très couvert ou que les heures de soleil sont réduites.

Capteurs solaires
Les capteurs solaires désignent les « panneaux » solaires de chauffage de l’eau qui sont en général montés sur un toit ou un autre endroit où il est possible de capter l’énergie radiante du Soleil en abondance. Ces panneaux ne constituent que l’une des composantes, quoiqu’essentielle, du chauffe-eau solaire dans sa totalité. Voici une description des modèles les plus courants :

Les capteurs solaires non vitrés
Les capteurs solaires non vitrés sont principalement utilisés dans des applications de chauffage de piscine ou de chauffage saisonnier de l’eau. En général, noirs au fini mat, ces capteurs absorbent l’énergie des rayons solaires pour chauffer l’eau en circulation. Toutefois, d’habitude les capteurs ne sont pas isolés, aussi conviennent-ils mieux à une utilisation trois saisons uniquement ou à des régions tempérées. Durant les mois d’hiver, ils doivent être protégés du gel ou purgés.

Les capteurs plans solaires vitrés
Les capteurs planss solaires vitrés se composent d’une série de tubes reliés à une plaque plane de cuivre ou d’un autre métal qui sont encastrés dans un boîtier isolant recouvert d’une plaque de verre. Le couvercle en verre capte la chaleur produite lorsque les rayons solaires frappent le capteur. La chaleur accumulée est transférée à un fluide caloporteur qui se trouve dans les tubes, en général de l’eau ou une solution d’antigel comme le glycol. Le fluide ainsi chauffé transfère son énergie à l'eau du réservoir de stockage en traversant l'échangeur thermique. Les autres composantes importantes comprennent un système de régulation, une pompe pour faire circuler le liquide et un second réservoir d’eau chaude ordinaire.

Les capteurs solaires à tubes sous vide
Un capteur solaire à tubes sous vide se compose de plusieurs petits tubes en cuivre encastrés dans des tubes en verre sous vide séparés très isolés. Le vide prévient les pertes de chaleur et maximise la chaleur à transférer au fluide circulant dans les tuyaux. Pour obtenir des températures plus élevées encore, on utilise des réflecteurs pour concentrer le rayonnement solaire sur les tubes. Certains systèmes à tubes sous vide nécessitent un second réservoir d’eau chaude, alors que d’autres concepts intègrent le capteur et le réservoir d’eau chaude en une seule unité montée sur le toit.

Pour obtenir de plus amples renseignements :
Réseau Canadien des Energies Renouvelables (ResCER) : Applications de chauffage solaire
Réseau Canadien des Energies Renouvelables (ResCER) : Introduction aux chauffe-eau solaires
Association des industries solaires du Canada (CanSIA) : Solar Water Heating Overview (en anglais seulement)
Ontario Sustainable Energy Association (OSEA) : Solar Thermal Community Action Manual (PDF) (en anglais seulement)

Le chauffage solaire des piscines est une très bonne façon de réduire vos factures d’électricité, de prolonger votre saison de baignade tout en protégeant l’environnement. Pour certains propriétaires de maisons, les systèmes de chauffage par l’énergie solaire peuvent combler tous leurs besoins en matière de chauffage de l’eau de la piscine en mettant à profit la chaleur gratuite émise par le Soleil. Ils sont économiques et se vendent partout au Canada. Selon Ressources naturelles Canada (RNCan), les appareils de chauffage par l’énergie solaire représentent déjà plus de 10 pour cent de toutes les ventes de systèmes de chauffage de piscine neufs.

Fait : le fait de remplacer un appareil de chauffage au gaz naturel ou au propane par un appareil de chauffage par l’énergie solaire permettrait d’éviter le rejet dans l’atmosphère de 3 à 10 tonnes de dioxyde de carbone pour chaque saison de baignade. Cela correspond environ à la même quantité d’émissions produites par votre voiture pendant toute une année! (RNCan)

Comment fonctionnent-ils?

Photo : courtoisie d’Enersol Solar Products

Combien coûtent-ils?
Le prix des systèmes de chauffage par l’énergie solaire pour piscine varie en fonction de la taille de la piscine. En fonction du capteur et du fabricant, vous recouvrerez sans problème le coût d’un chauffe-eau solaire durant sa durée de vie de 15 à 25 ans, et vous réduirez en même temps les émissions de dioxyde de carbone. Les coûts de fonctionnement et d’entretien des systèmes de chauffage par l’énergie solaire sont moindres que pour les appareils de chauffage conventionnels (gaz naturel, électricité et thermopompe). Le prix du matériel commence à 3 000 $ pour une piscine typique de 16 à 32 pieds carrés. Selon le type de matériel de chauffage d’appoint, la période de récupération des coûts peut être aussi courte que deux ans. Certains capteurs sont vendus avec des instructions sur la manière de les installer soi-même, ce qui élimine les coûts d’installation supplémentaires. Il est toutefois recommandé que l’installation soit réalisée par un professionnel spécialiste des systèmes fonctionnant à l’énergie solaire. Vous serez ainsi assuré du bon dimensionnement du système et qu’il a été installé correctement, et vous disposerez d’une garantie sur pièce et main d’œuvre.

Chauffage de l’air par l’énergie solaire
À l’instar du chauffage solaire de l’eau, les capteurs solaires à air chauffent l’air qui passe à travers eux. Selon leur conception et complexité, les systèmes de chauffage de l’air par l’énergie solaire peuvent chauffer une pièce ou des bâtiments entiers. Si un édifice est déjà équipé d’un système de chauffage à air pulsé, un appareil de chauffage de l’air par l’énergie solaire peut être ajouté pour préchauffer l’air avant qu’il n’entre dans l’appareil de chauffage central. Les systèmes de chauffage de l’air par l’énergie solaire ont été conçus pour des applications résidentielles à petite échelle et des installations commerciales à grande échelle. Pour en savoir davantage sur le chauffage de l’air par l’énergie solaire, veuillez visiter le site de Ressources naturelles Canada : http://canmetenergy-canmetenergie.nrcan-rncan.gc.ca/eng/publications.html?Inv.%20No.:%20M27-01-1360E

Qu’est que la technologie photovoltaïque?
On appelle énergie photovoltaïque la lumière du soleil directement transformée en électricité. Le CC (courant continu) électrique créé par un panneau photovoltaïque est converti en CA (courant alternatif) – soit le courant utilisé dans votre maison et distribué par le réseau électrique – au moyen d’un onduleur intégré à votre système photovoltaïque. Cette électricité est ensuite directement acheminée à la source d’approvisionnement générale en électricité de votre maison par un branchement au disjoncteur du circuit principal. Il s’agit d’un mode de production d’électricité parallèle qui fonctionne conjointement à celui du réseau électrique actuel (relié au réseau). Lorsque le système photovoltaïque produit moins d’électricité que la demande en énergie du bâtiment, l’énergie supplémentaire exigée sera automatiquement tirée du réseau électrique. Le compteur électrique ralentira en fonction de la production d’énergie solaire. Inversement, si le système photovoltaïque génère plus d’électricité que le bâtiment n’en consomme, l’énergie excédentaire sera acheminée au réseau électrique et le compteur fonctionnera alors en sens inverse. Cette électricité sera ainsi « emmagasinée » dans le réseau électrique pour une consommation future (facturation nette). Le programme d’offre standard de l’Ontario Power Authority dédommagera les propriétaires de maisons pour la quantité totale d’énergie renouvelable qui est produite par un système photovoltaïque installé (il s’agit d’une microproduction intégrée). Pour obtenir de plus amples renseignements au sujet de ces programmes liés à la technologie photovoltaïque, veuillez consulter la page Mesures incitatives de notre site.

Pour obtenir de plus amples renseignements :
Réseau Canadien des Energies Renouvelables (ResCER) : Intégration des panneaux solaires aux immeubles
Réseau Canadien des Energies Renouvelables (ResCER) : An Introduction to Photovoltaic Systems
CanSIA Photovoltaic Overview (en anglais seulement)

Périodes de récupération et rendement du capital investi (RCI)
L’installation de systèmes héliotechniques dans une maison familiale typique en Ontario varie en moyenne entre 6 000 $ pour un chauffe-eau solaire et 12 000 $ pour un système photovoltaïque à petite échelle. Les systèmes héliotechniques conçus sur mesure et installés peuvent être améliorés pour accroître leur rendement énergétique – en fonction des besoins énergétiques de la maison. On réalise de plus grandes économies grâce à une économie d’échelle : plus le système héliotechnique est important, moins élevé sera le coût de l’énergie produite par rapport à l’argent investi. N’oubliez pas que, passé l’investissement initial, l’énergie solaire peut être bien plus économique que d’autres solutions énergétiques puisque la ressource nécessaire pour faire fonctionner les systèmes héliotechniques – l’ensoleillement – est gratuite et illimitée.

Les périodes de récupération individuelle pour les systèmes héliotechniques résidentiels sont calculées selon une équation à variables :
• taille et coût du système;
• coût de portage (ou taux d’intérêt) lié à la conclusion de prêts;
• mesures incitatives à l’achat (remises, subventions, prêts sans intérêt);
• participation à un tarif d’achat (contrat Standard Offer) qui paie au producteur l’électricité qu’il génère;
• prix actuels et futurs de l’énergie classique;
• économie de coûts provenant de la baisse de la consommation d’énergie.

Chauffe-eau solaires
De 25 à 30 % de l’énergie totale consommée dans une maison familiale moyenne en Ontario correspondent au chauffage de l’eau. Selon les facteurs d’équation présentés précédemment, les périodes de récupération estimées pour un chauffe-eau solaire sont de l’ordre de 6 à 13 ans pour l’eau chauffée à l’électricité et de 12 à 20 ans pour l’eau chauffée au gaz naturel. Un chauffe-eau solaire installé sur mesure coûte entre de 5 000 à 7 000 $ pour un capteur plan, et entre de 7 000 à 9 000 $ pour un capteur solaire à tubes sous vide.

Systèmes photovoltaïques
Les systèmes photovoltaïques peuvent coûter entre de 10 000 à 12 000 $ pour un système de base susceptible de réduire votre demande (en Ontario) d’environ 20 à 30 % (selon les habitudes de consommation d’énergie de votre foyer et l’efficacité énergétique de votre demeure). En fonction des facteurs indiqués plus haut, la période de récupération est d’environ 15 à 25 ans.

Nous faisons beaucoup d’achats en tenant compte d’autres considérations que le rendement du capital investi (RCI). Une voiture, un système de divertissement et des meubles sont en général achetés sans égard à ce facteur. Un système héliotechnique doit être vu comme un investissement qui certes procure des avantages d’ordre économique, mais aussi favorise un environnement sain. Il constitue une amélioration pour votre maison (comme une cuisine ou une salle de bain rénovée) et vous pouvez vous attendre à ce que la valeur de votre maison augmente de pair avec votre qualité de vie. Des études dans le domaine de l’immobilier ont montré que les maisons dotées de systèmes de production d’énergie renouvelable se vendent en réalité plus vite et mieux.

Les avantages de l’énergie solaire

• Elle constitue une source d’énergie plus durable et propre que les combustibles fossiles ou l’énergie nucléaire.
• Elle permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et les polluants de l’air tout en atténuant l’impact sur les changements climatiques. On peut améliorer ainsi des facteurs classiques non quantitatifs de mesure de la qualité de vie comme une meilleure santé respiratoire, une diminution de l’absentéisme, au travail et à l’école, dû à l’asthme relié au smog, et l’atténuation des effets personnels et socio-économiques plus larges du changement climatique.
• Elle aide les citoyens à concevoir et à adopter une éthique de la conservation de l’énergie, ce qui accroît leur indépendance vis-à-vis des sources d’énergie externes et fait baisser leurs dépenses annuelles reliées à l’énergie.
• Elle réduit le besoin d’importer de l’énergie et elle constitue une source d’énergie qui n’est pas touchée par les fluctuations des prix à l’échelle planétaire.
• Elle crée des possibilités d’emploi et de nouvelles sources de revenus pour les fabricants et les entreprises de l’Ontario.

Qu'est-ce qu'il vous faudrait pour adopter l'énergie solaire?

Le rapport du Groupe de travail ontarien sur l'énergie solaire est sorti! Le Groupe de travail ontarien sur l'énergie solaire a produit un rapport informatif et détaillé qui décrit un programme visant à permettre à l’Ontario d’atteindre son objectif ambitieux d’installer 100 000 toits solaires d’ici 15 ans.

Véritable mine de renseignements et d’analyses, ce rapport examine de manière approfondie l’énorme potentiel que présente l’industrie solaire en Ontario. Le rapport peut être consulté à l’adresse suivante : http://www.mei.gov.on.ca.wsd6.korax.net/francais/pdf/preservation/OSTF-Rapport_Complet103108.pdf (PDF)