L’utilisation croissante des énergies renouvelables est une réalité incontestable dans le monde contemporain. Parmi les différentes sources d’énergie renouvelable, le solaire occupe une place de choix. La production d’eau chaude sanitaire (ECS) nécessite un apport énergétique conséquent et la combinaison avec l’énergie solaire semble être une solution prometteuse. Dans cet article, nous répondrons à la question suivante : « Est-il rentable de produire de l’eau chaude solaire ? »
Le fonctionnement d’un système d’eau chaude solaire
Pour commencer, il convient de préciser le fonctionnement d’un dispositif permettant de chauffer l’eau grâce au soleil. Le principe de base consiste à capter l’énergie du soleil pour la transformer en chaleur, qui sera ensuite utilisée pour chauffer l’eau.
Un système d’eau chaude solaire est composé principalement de panneaux solaires thermiques (c’est-à-dire convertissant la lumière du soleil en chaleur) et d’un réservoir isolé pour stocker l’eau chauffée. Les panneaux solaires sont généralement installés sur le toit d’un bâtiment afin de bénéficier d’une exposition maximale au soleil.
Circuits ouverts et circuits fermés
Les installations d’eau chaude solaire sont souvent caractérisées par deux types de systèmes : les circuits ouverts et les circuits fermés.
Dans un circuit ouvert, l’eau domestique circule directement dans les panneaux solaires où elle est chauffée par le soleil avant de revenir au réservoir. Ce type d’installation présente l’avantage d’être plus simple et moins coûteux à mettre en place, mais il peut être moins efficace si les conditions climatiques sont défavorables.
Dans un circuit fermé, un fluide caloporteur (antigel) circule dans les panneaux solaires puis échange sa chaleur avec l’eau domestique grâce à un échangeur thermique situé dans le réservoir. L’utilisation d’un fluide caloporteur permet d’améliorer la performance du système, notamment en cas de basses températures extérieures ou d’ensoleillement faible.
Le potentiel d’économies
Pour déterminer si la production d’eau chaude solaire est rentable, il faut considérer les gains potentiels en termes d’économies d’énergie réalisées grâce à la substitution d’une source d’énergie traditionnelle (gaz, électricité, fioul) par le soleil. Le poste de dépenses pour l’eau chaude sanitaire représente souvent une part importante des factures énergétiques d’un foyer.
La quantité d’énergie solaire nécessaire pour produire une certaine quantité d’eau chaude dépend de plusieurs facteurs, tels que l’ensoleillement sur le lieu d’implantation, la taille et le nombre de personnes dans le logement, ainsi que la qualité d’isolation du bâtiment.
Exemple de calcul des économies d’énergie :
Considérons un ménage de 4 personnes, consommant chacun en moyenne 50 litres d’eau chaude par jour soit 200 litres/jour. Si l’on prend une température de consigne de 60°C et une température moyenne des eaux froides à 10°C la différence de température nécessaire est de 50°C.
La quantité d’énergie nécessaire pour chauffer cette eau est : Q = Masse x Cp x DeltaT avec Q en Wh (Watt-heure), masse en kg (1 litre d’eau pèse environ 1kg) et Cp étant la capacité thermique massique de l’eau qui vaut environ 4,18 kJ/kg°C.
On a donc : Q = 200*4,18*50/3,6 Wh (conversion kJ -> Wh => /3,6)
Q ≈ 11600 Wh soit 11,6 kWh par jour
Si le système solaire permettait de couvrir intégralement les besoins en eau chaude sanitaire, un ménage pourrait économiser approximativement 11,6 kWh par jour, soit près de 4 MWh par an !
Le coût global d’une installation solaire pour l’ecs
Pour évaluer la rentabilité d’une installation d’eau chaude solaire, nous devons également tenir compte de son coût. Celui-ci varie selon plusieurs paramètres tels que la taille et la complexité du système, le choix des composants (panneaux solaires, réservoir, etc.), la qualité de l’installation ou encore la proximité du lieu d’implantation.
En règle générale, une installation pour un logement individuel coûte entre 4 000 et 7 500 euros, tandis qu’un dispositif collectif pour plusieurs habitations se situe entre 10 000 et 20 000 euros.
À noter que des aides financières peuvent être accordées par l’État, les régions ou encore certaines collectivités locales pour soutenir les installations d’eau chaude solaire. Ces dispositifs permettent ainsi de réduire sensiblement le coût de mise en œuvre et donc l’amortissement de l’installation.
Le temps nécessaire pour amortir son investissement
Compte tenu du coût initial d’une installation solaire pour l’ECS et des économies réalisables sur la facture énergétique, il est normal de s’interroger sur le temps nécessaire pour rentabiliser son investissement.
Dans la plupart des cas, le retour sur investissement varie entre 8 et 15 ans selon la taille de l’installation, les conditions d’ensoleillement, le niveau d’aide financière obtenue et bien évidemment le coût des énergies traditionnelles auxquelles elles se substituent.
Il est également important de prendre en compte la durée de vie d’un système solaire thermique qui est estimée à environ 25 ans. Passé cette période, le matériel devra être remplacé mais les gains générés jusqu’alors auront permis, dans bien des cas, d’amortir largement l’investissement initial.
Rentabilité et impact écologique
Bien que la rentabilité économique soit un critère essentiel, il ne faut pas oublier l’impact écologique d’un tel système. En effet, l’utilisation de l’énergie solaire contribue à réduire significativement les émissions de CO₂ et participe donc à la lutte contre le changement climatique.
Ainsi, en plus des économies générées sur le long terme, choisir une installation d’eau chaude solaire permettra aussi de préserver notre environnement pour les générations futures.
