Chauffage à l’énergie solaire : Electrique, ou quoi ?

Le soleil fournit chaque jour plus d’énergie que toute l’humanité ne pourrait en utiliser en un an. L’une des manières d’utiliser techniquement l’offre gratuite est le chauffage par le photovoltaïque. Les modules solaires convertissent la lumière du soleil en énergie électrique, qui couvre les besoins de la maison. Mais dans quelle mesure le chauffage à l’énergie solaire est-il judicieux et quelles exigences doivent être remplies ?

Si les propriétaires souhaitent faire fonctionner leur chauffage électriquement avec de l’électricité provenant de tuiles solaires ou d’un système photovoltaïque, ils pensent souvent aux systèmes de stockage ou de chauffage par rayonnement. Ceux-ci convertissent l’énergie électrique en énergie thermique sans pertes importantes. Ceci est rendu possible par des matériaux conducteurs qui chauffent sous tension. Cependant, cela s’accompagne d’une forte consommation d’énergie. Si le chauffage photovoltaïque doit alimenter une grande maison à fort besoin énergétique, de très grandes surfaces de modules et de stockage sont nécessaires. Un système photovoltaïque avec une puissance de pointe de 20 kilowatts nécessite plus de 100 mètres carrés de surface de toit. Le chauffage par le photovoltaïque n’est envisageable que partiellement ou dans des bâtiments très performants.

Si les propriétaires sont intéressés par le chauffage à l’énergie solaire, ils ont besoin de beaucoup d’énergie, surtout en hiver lorsque le soleil a tendance à moins briller. L’écart peut être comblé avec un stockage d’électricité à grande échelle. Ceux-ci doivent absorber une grande partie de la chaleur estivale et la stocker jusqu’à l’hiver. Dans l’ensemble, chauffer avec le photovoltaïque de cette manière ne vaut guère la peine aujourd’hui. Du moins lorsqu’une maison est alimentée en énergie thermique de cette seule manière. La raison en est le coût élevé des modules photovoltaïques et l’unité de stockage d’énergie particulièrement grande.

La situation est différente dans le domaine des bâtiments à énergie quasi nulle. Une maison passive, par exemple, consomme au maximum 10 watts par mètre carré. Avec 140 mètres carrés de surface habitable, cela se traduit par une charge de chauffage de 1 400 watts ou 1,4 kilowatts. La consommation d’énergie de chauffage est donc de 2 100 kilowattheures par an et se situe à peu près dans la fourchette de la consommation d’électricité domestique d’un ménage économique de 2 personnes. Le chauffage par le photovoltaïque et le chauffage radiant électrique est déjà envisageable à cette échelle.

Une alternative intéressante est le chauffage par l’énergie solaire et une pompe à chaleur. Parce que les générateurs de chaleur efficaces puisent dans l’air, le sol ou l’eau pour alimenter un bâtiment en chaleur. Ceci est rendu possible par un processus complexe dans lequel un réfrigérant est d’abord évaporé, comprimé puis détendu. Le fonctionnement de la pompe à chaleur n’est pas aussi compliqué qu’on pourrait le penser à première vue. Il est important de savoir qu’avec le processus technique, seul un tiers de l’énergie de chauffage doit être électrique, ce qui signifie que le système solaire peut être considérablement plus petit si vous souhaitez chauffer avec du photovoltaïque.

Une pompe à chaleur doit aussi fournir de l’énergie thermique, surtout en hiver. Cela signifie que le stockage de l’électricité est également nécessaire ici. Cependant, selon la taille des modules photovoltaïques, ils n’ont qu’à stocker l’électricité du jour à la nuit et peuvent donc être beaucoup plus petits. Les conseils individuels et la planification par un installateur expérimenté fournissent des informations sur la taille des composants respectifs.

Si vous souhaitez chauffer avec le soleil et faire fonctionner une pompe à chaleur avec de l’énergie solaire, la maison à approvisionner doit être construite ou rénovée de la manière la plus économe en énergie possible. Parce qu’alors la pompe à chaleur nécessite moins d’électricité, le système photovoltaïque peut être plus petit et les coûts baissent. Cela a à son tour un effet positif sur la rentabilité et garantit des temps d’amortissement courts.

La combinaison d’une pompe à chaleur avec du photovoltaïque pour l’autoconsommation devient encore plus efficace en utilisant un accumulateur de chaleur. Parce qu’alors la pompe à chaleur peut générer un surplus en toute sécurité, même s’il n’y a pas de besoin dans la maison. Il stocke l’électricité excédentaire dans un réservoir de stockage de chaleur. Plus celle-ci est grande, plus l’énergie peut être stockée. L’autoconsommation de l’énergie photovoltaïque autoproduite augmente ainsi. La hausse des prix de l’électricité et la baisse des taux de rémunération pour tous ceux qui se nourrissent d’énergie solaire en valent la peine.

La pile à combustible offre une troisième possibilité de chauffage à l’énergie solaire. L’hydrogène et l’oxygène réagissent l’un avec l’autre dans des conditions contrôlées, produisant de l’électricité et de la chaleur. Les appareils conventionnels génèrent de l’hydrogène à partir du gaz naturel, par exemple. Dans l’article « Comment fonctionne la pile à combustible », nous expliquons en détail son fonctionnement.

Cependant, l’hydrogène nécessaire à la combustion dite froide peut également être produit avec un système photovoltaïque. Un soi-disant électrolyseur utilise l’énergie de l’énergie solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène. Alors que l’oxygène est simplement rejeté dans l’environnement, l’hydrogène de la pile à combustible peut être stocké dans des réservoirs.

Contrairement au stockage sur batterie, le stockage d’hydrogène peut stocker de l’énergie pour le chauffage à l’énergie solaire sur de plus longues périodes sans pertes majeures. Alors que le système photovoltaïque produit de l’hydrogène tout l’été, la pile à combustible le transforme en électricité et en chauffage en hiver.

Même si le chauffage avec le photovoltaïque et les piles à combustible a déjà été utilisé dans divers projets phares, comme l’immeuble d’appartements autonome à Brütten, en Suisse, la technologie est encore assez chère aujourd’hui. La pile à combustible pour le chauffage à l’énergie solaire coûte à elle seule plus de 20 000 euros. Il existe également des modules solaires, des électrolyseurs et des stockages d’hydrogène. Néanmoins, ces exemples peuvent être qualifiés d’alternatives au chauffage classique aux combustibles fossiles.