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Le solaire thermique

Mis à jour le 26/11/2018

L’énergie solaire thermique est une énergie renouvelable consistant à produire de la chaleur ou de l’eau chaude à partir de capteurs solaires. Elle se distingue du solaire photovoltaïque qui produit de l’électricité à partir du rayonnement solaire.

 

Les applications disponibles

Le solaire thermique est la conversion du rayonnement solaire en énergie calorifique. Ce terme désigne les applications à basse et moyenne température dans le secteur du bâtiment, des réseaux de chaleur et de l’industrie. Les applications haute température sont le plus souvent rassemblées sous le terme solaire thermique à concentration et sont quant à elles réservées au secteur de l’électricité ou de l’industrie quasi exclusivement.

Les actions de l’ADEME visent à diffuser les applications solaires thermiques suivantes :

L’État a mis en place le Crédit d’impôt à la transition énergétique (CITE–particuliers) et le « Fonds Chaleur » (collectivités et entreprises). Dans certains cas, les collectivités territoriales peuvent accorder d’autres financements. 
Si les systèmes individuels sont désormais certifiés (NF CESI Système ou Solar Keymark Système), la montée en compétence des acteurs dans le collectif s’est faite grâce aux qualifications Reconnu garant de l’environnement (RGE) des bureaux d’étude (RGE 20.14) et les qualifications Qualisol Collectif et Qualibat 82.12 pour les installateurs.
Les outils pour la bonne mise en œuvre des installations solaires collectives sont réunis sur le site SOCOL.

Le solaire thermique sur réseaux de chaleur

Les installations solaires thermiques sur réseau de chaleur sont des opérations qui ont d’abord vu le jour au Danemark et en Allemagne. Elles offrent une solution complémentaire au bois énergie pour des réseaux dont la chaudière est arrêtée en période estivale. Elles peuvent également constituer une première mutation pour des réseaux 100 % gaz si la mise en place d’une biomasse s’avère difficile. Dans certains pays, des opérations avec stockage inter saisonnier et relève par gaz ou pompe à chaleur permettent d’assurer plus de 60 % des besoins d’un réseau. Elles offrent l’avantage d’un coût de la chaleur compétitif grâce aux économies d’échelles réalisées. Ainsi, les coûts de production varient entre 50 €/MWh solaire utile pour les plus grandes centrales (> 10 000 m2) à 80 €/MWh pour les centrales les plus petites (< 2 000 m2). Ces installations se font avec des capteurs de grande dimension double vitrage ou à tube sous vide. Les dimensionnements les plus courants permettent de couvrir environ 80 % des besoins de chaleur en période estivale.

La première opération en France de ce genre s’est faite à Châteaubriant et a bénéficié d’un financement du Fonds Chaleur. La centrale solaire a été financée en partie par la collectivité avec l’aide du Fonds Chaleur.
 

Les actions de l’ADEME

Elles concernent surtout les applications dans le secteur du bâtiment et la production d’eau chaude, sur les plans de la diffusion, de la certification et du soutien aux activités de R&D. L’aide aux opérations dans le bâtiment pour la production d’eau chaude se fait par l’intermédiaire du Fonds Chaleur. Les conditions d’éligibilité sont la remise d’une étude de faisabilité par un bureau d’étude sachant (RGE 20.14), des capteurs certifiés et un schéma hydraulique conforme.

Depuis 2015 l’ADEME a lancé un appel à projets Grandes installations solaires thermiques qui permet de sélectionner les projets les plus pertinents sur réseaux de chaleur et en industrie de plus de 300 m2 dont les coûts de production ENR et les économies engendrées sont les plus compétitifs.

L’Agence soutient également les démarches de qualité (certifications et normalisation), pour atteindre des références utilisables par tous, notamment dans le cadre du Crédit d’impôt à la transition énergétique (CITE).

L’ADEME a financé deux projets Solaire thermique basse température dans le cadre du premier programme Investissements d’Avenir : SySTEff et SGST. D’autres projets visant l’amélioration du suivi des installations et la baisse des coûts ont également été aidés dans le programme IPME (Concours Innovation).
Malgré un certain potentiel de croissance et les mécanismes de soutien publics pour accompagner son développement (CITE, Fonds Chaleur, réglementation thermique, etc.), le marché français du solaire thermique décroît depuis 2008. Les efforts de relance de la filière se sont concentrés autour de la qualité des installations avec le groupe SOCOL soutenu par l’ADEME.

Pour en savoir plus, consultez :

 

Le rafraîchissement solaire

Une installation de rafraîchissement solaire permet de produire du froid à partir de chaleur issue des capteurs solaires haute température (>90 ℃), le plus souvent à tubes sous vide ou capteurs plans double vitrage en zone suffisamment ensoleillée, par le biais d’une machine à absorption ou à adsorption.
Par rapport aux systèmes classiques à compression mécanique, ce système a pour avantages :

  • une consommation électrique moindre ;
  • l’absence de fluides frigorigènes qui peuvent avoir un impact sur la couche d’ozone et l’effet de serre ;
  • une durée de vie importante de la machine à compression chimique utilisée 
  • des besoins en froid coïncidant souvent avec la disponibilité du rayonnement solaire.

Mais il existe encore des freins importants à sa diffusion, notamment la gestion des hautes températures et les contraintes mécaniques qui en découlent au niveau des capteurs. De plus, la chaleur à évacuer par de telles installations nécessite bien souvent une consommation d’eau à prendre en compte dans l’étude de faisabilité. La Cave de Banyuls est malgré tout un bel exemple d’une installation de rafraîchissement solaire pérenne et réussie.

L’analyse de cycle de vie (ACV) des installations solaires thermiques

Le solaire thermique se développant, il faut apporter des réponses aux questions suivantes :

  • quelles sont ses performances environnementales ?
  • quels sont ses temps de retour énergétique et « climatique » ?
  • quels sont les paramètres les plus sensibles sur son cycle de vie en termes d’impact environnemental ?

Des ACV réalisées sur des systèmes solaires thermiques individuels et collectifs permettent de répondre à ces questions.

Les résultats sont consultables sur le site ESTHACE.