L'énergie thermique solaire est l'utilisation de l'énergie venant du soleil pour la production d'eau chaude ou pour le chauffage d'appoint. En ce qui concerne l'efficacité économique de l'énergie thermique, il existe deux méthodes de calcul. Il existe en fait deux façons d'aligner votre énergie thermique, soit vous décidez de laisser le système solaire thermique chauffer uniquement l'eau chaude, soit vous l'utilisez pour tout le système de chauffage, y compris l'eau des radiateurs des pièces.
Calcul : quand l'énergie solaire thermique pour l'eau chaude vaut-elle la peine ?
Il une méthode de calcul sur l'efficacité économique de cette puissance thermique envoyée par le soleil étape par étape :
- Il permet alors d'économiser environ 50 % de l'approvisionnement en eau chaude
- C'est environ 1 000 kWh par personne
- Un ménage de 4 personnes économise ainsi 2.2 000 kWh de puissance de chauffage par an. Si un système de chauffage au fioul était utilisé, les économies annuelles s'élèveraient à 170 euros (2 000 kWh x 0,085 €).Si l'on tient compte de cette augmentation, le système thermique s'amortit au bout de 19 ans seulement (économies au bout de 19 ans de 4 270 euros). Le système thermique peut être utilisé pendant environ 20 à 25 ans. Ces dernières années, l'eau chaude a été pratiquement gratuite.
- Et vous avez utilisé la puissance écologique du soleil tout le temps
Avantages écologiques de l'énergie solaire thermique
En plus des aspects financiers, de nombreuses parties intéressées sont également intéressées par les économies de CO2. Et à juste titre, le CO2 est considéré comme nuisible au climat et est en partie responsable du réchauffement de la planète. La combustion des combustibles fossiles (pétrole et gaz) émet beaucoup de CO2. Le problème, c'est que ce CO2 a été lié pendant plusieurs milliers d'années, mais que lorsqu'il est brûlé, il est libéré en quelques instants. L'accès à ces ressources devient de plus en plus difficile. Une grande partie des combustibles fossiles sont donc déjà brûlés depuis quelques générations. Le climat mondial ne peut pas bien supporter ce choc du CO2. Le réchauffement climatique se produit, ce qui entraîne le danger de catastrophes naturelles telles que les sécheresses, les tempêtes et la fonte des pôles.
Les trois types de panneaux
- Les plaques thermiques, appelés « capteurs thermiques », « collecteurs » ou improprement « capteurs », qui piègent la chaleur du rayonnement et la transfèrent à un fluide caloporteur. La version la plus puissante est dénommée centrale thermodynamique.
- Les plaques photovoltaïques, appelés « modules photovoltaïques », ou improprement « plaques », convertissent une partie du rayonnement en électricité. Le regroupement de nombreux plaques à un même endroit est dénommé centrale photovoltaïque.
- Les plaques photovoltaïques hybrides qui combinent les deux technologies précédentes et produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur tout en améliorant le rendement des plaques photovoltaïques en évitant la surchauffe des modules. Cette combinaison peut être considérée comme de la cogénération.
Dans les trois cas, les plaques sont habituellement plates, d'une surface approchant plus ou moins 1m2 pour faciliter et optimiser la pose. Les plaques sont les composants de base de la plupart des installations de captation de puissance.
Rentabilité et rendement
La rentabilité des investissements dépend de plusieurs paramètres
Les capteurs thermiques. Ils sont rentables dans les régions très ensoleillées, même sous des latitudes élevées (nord de la France, Belgique, Canada, etc.).
Les plaques photovoltaïques
Ils sont plus rentables dans les régions très ensoleillées, bien que la chaleur nuise au rendement des capteurs. Cela explique l'engouement des pays du sud de l’Europe (Italie, Portugal, etc.), à la fois grands consommateurs et grands producteurs potentiels, pour l'installation de grandes centrales. Le rendement des plaques photovoltaïques est défini comme la part du rayonnement transformée en électricité. Il varie de 6 à 8 %2 pour les plaques en silicium amorphe à 46 % pour les cellules les plus performantes obtenues en laboratoire. La moyenne se situe actuellement à 14,5 %.
Recyclage
La plupart des composants d'un module (jusqu'à 95 % de certains matériaux semi-conducteurs), tout le verre et de grandes quantités de métaux ferreux et non ferreux peuvent être récupérés et recyclés. Certaines entreprises privées et des organismes sans but lucratif dans l'Union européenne, mettent en place des systèmes de collecte et de recyclage pour les plaques photovoltaïques en fin de vie. En France, depuis la fin août 2014, dans le cadre de la responsabilité élargie du producteur, fabricants, importateurs et revendeurs sont tenus de reprendre, en plus des déchets électroménagers classiques (DEEE), les plaques photovoltaïques usagés, gratuitement et sans obligation d'achat. Ces entreprises ont obligation de financer et de collecter le traitement de ces nouveaux déchets, sans période de transition, ce qui se traduit par une éco participation sur chaque nouveau capteur photovoltaïque vendu. Plusieurs enquêtes et l'Union européenne ont cependant estimé que les deux tiers des déchets de cette nature n'arrivent jamais aux centres de retraitement agréés, mais finissent en décharge ou à l'étranger.
Deux des solutions de recyclage les plus courantes sont les suivantes
Les châssis en aluminium et les boîtes de jonction sont démontés manuellement au début du processus. Le module est ensuite broyé. Les différentes fractions résultant de ce processus sont des métaux ferreux et non ferreux, du verre et du plastique avec un quota moyen de recyclage proche de 80 % (poids d'entrée). Par exemple, le verre provenant des plaques photovoltaïques est mixé avec du verre standard pour être réintroduit dans le secteur de la fibre de verre ou de l'isolation. Ce processus peut être effectué par les recycleurs de verre plat, étant donné que la morphologie et la composition d'un module PV sont semblables à celles du verre plat utilisé dans l'industrie du bâtiment et de l'automobile.
Panneaux photovoltaïques sans silicium
Des technologies propres au recyclage des plaques photovoltaïques sans silicium ont été développées. Certaines utilisent un bain chimique pour délaminer et séparer les différents composants des panneaux photovoltaïques. Pour les panneaux en tellurure de cadmium, le processus de recyclage commence par l’écrasement du panneau, aboutissant à une séparation ultérieure des différentes fractions. Ce processus permet de récupérer jusqu'à 90 % du verre et 95 % des matériaux semi-conducteurs. Dans les années 2010, plusieurs installations de recyclage ont été créées par des entreprises privées.
Les batteries doivent aussi être recyclées. Si beaucoup d'installations photovoltaïques sont connectées au réseau électrique, certaines fonctionnent en autonomie. L'énergie produite le jour est stockée dans des batteries spéciales (qui se déchargent plus progressivement et supportent mieux les décharges fréquentes peu profondes, avec un régulateur installé entre la batterie et le module) et parfois dans des batteries proches de celle des voitures. Une batterie a une durée de vie de quatre à cinq ans (sept à quinze ans pour certains modèles récents et contient des métaux et produits précieux et/ou toxiques (plomb et acide communément). Pour un panneau photovoltaïque pouvant durer 25 ans, il faudra recycler deux à six fois les batteries (avec les technologies actuelles).