Solaire thermique,
faites vous
une place
au soleil
Solaire thermique,
L’énergie solaire thermique est une énergie renouvelable qui permet de produire de la chaleur et 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.
Solaire thermique
Cette énergie renouvelable se concrétise par la production de chaleur à partir de capteurs solaires pour préchauffer de l’eau chaude.
Souvent sous-estimé, le potentiel d’utilisation du solaire thermique est pourtant significatif. Selon les technologies, les niveaux de température atteints peuvent aller de 60°C pour chauffer de l’eau grâce à des capteurs plans simples, jusqu’à 250°C pour de la vapeur surchauffée avec des systèmes à concentration.
La chaleur produite peut ensuite être utilisée directement en eau chaude sanitaire ou en eau technique pour alimenter un procédé comme le chauffage de bain, un process vapeur ou du séchage, par exemple. Le dimensionnement du champ des capteurs est fortement influencé par les températures d’entrée aux capteurs, la charge et les périodes d’activité. L’ADEME déconseille d’envisager un projet solaire thermique lorsque les besoins sont faibles en été.
Chiffres clés
30% de l’énergie finale consommée dans l’industrie française pour des températures de moins de 200°c pourraient être compatibles avec un système solaire thermique. Deux des plus grands fabricants de panneaux solaires thermiques sont sur le sol français. La France compte une petite dizaine de producteurs de systèmes solaires.
En avril 2019, une centrale solaire thermique a vu le jour près de la papeterie de Condat (Dordogne), premier site de production de papier couché et papiers de spécialités de France avec une prod...
Stéphane DE GELIS
Directeur du site Condat de Lecta
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Faites vous une place au soleil !
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.
Sur les réseaux de chaleur, cette technologie permet souvent de se substituer à de la production de gaz en période estivale lorsque la chaudière bois est de trop forte puissance. Bois et solaire se complètent très bien. Enfin, une installation solaire thermique est toujours accompagnée d’un stockage hydraulique, ce qui permet d’améliorer les rendements de l’ensemble des systèmes de production en modulant leur puissance.
Pour soutenir le financement de projets solaires, 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 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 51.32 avec Qualisol Collectif 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 les 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 intersaisonnier 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 000m2) à 80€/MWh pour les centrales les plus petites (< 2 000m2). 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
Via le Fonds Chaleur, elles concernent la massification des applications solaires thermiques dans les secteurs du bâtiment, tertiaire, agricole et industrie et plus généralement pour tout besoin de production d’eau chaude.
L’aide aux opérations de moins de 500m2 est réalisée de manière forfaitaire par rapport à l’énergie produite par l’intermédiaire du Fonds Chaleur en déposant directement des dossiers auprès des Directions Régionales. Les projets aux de surface plus importante seront analysées plus précisément sur le plan économique.
L’éligibilité est conditionnée par la remise d’une étude de faisabilité par un bureau d’étude compétent (RGE 20.14) pour les installations de plus de 50m2 ou un installateur qualifié pour celles de moins de 50m2. Les capteurs doivent être certifiés et le schéma hydraulique conforme aux recommandations de l’ADEME et SOCOL. Les opérations sur réseau de chaleur peuvent également être aidées par le Fonds Chaleur en contactant directement les Directions Régionales. Ces opérations ne doivent pas dépasser 20% des besoins annuels du réseau et se substituer exclusivement à de la production fossile. L’ADEME recommande que le bureau d’étude ait suivi la formation spécifique de 3 jours sur Réseaux de Chaleur de l’INES
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 au-delà de 1500m2 et en industrie pour les projets de plus de 500m2 dont les coûts de production EnR sont les plus compétitifs et donc les économies engendrées les plus importantes et les économies engendrées sont les plus compétitifs.
Malgré un certain potentiel de croissance et les mécanismes de soutien publique pour accompagner son développement (CITE, Fonds Chaleur, réglementation thermique, etc.), le marché français du solaire thermique a connu une décennie de décroissance entre 2008 et 2017, fortement concurrencé par le photovoltaïque et les pompes à chaleur dont les mises en œuvre sont plus simples. Les efforts de relance de la filière se sont ainsi concentrés autour de la qualité des installations avec le groupe SOCOL, soutenu par l’ADEME et la baisse des coûts avec l’Appel à Projets Grandes Installations. Ce dernier a permis de rendre lauréats plus de 30 000m2 depuis sa création, dans des secteurs variés comme le lavage, l’agro alimentaire, le séchage de briques de construction et le chauffage de serres agricoles entre autres.
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 via l’étude PEP (Profils Environnementaux Produits) réalisée pour les installations solaires par Uniclimat/BureauVeritas en 2019. Ces études ont souligné que l’impact carbone d’un kWh de production solaire thermique est parmi les plus faibles du marché. Il varie de 8gCO2/kWh pour le capteur seul à 60g/kWh si on inclut le stockage associé nécessaire à assurer le déphasage production/consommation. Ce dernier chiffre est décroissant avec la taille de l’installation. Une étude pour connaître l’empreinte carbone des grandes installations solaires thermiques est en cours.