Energie solaire thermique

L’énergie est au cœur du défi climatique – et la première des solutions. Les combustibles fossiles, tels que le charbon, le pétrole et le gaz, sont de loin les principaux contributeurs au changement climatique, puisqu’ils sont à l’origine de plus de 75 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Pour réduire les émissions de moitié d’ici à 2030, nous devons collectivement mettre fin à notre dépendance à l’égard des combustibles fossiles et investir dans des sources d’énergie alternatives qui soient propres, accessibles, abordables, durables et fiables. (1)

L’énergie solaire thermique est une énergie renouvelable bas-carbone. Son utilisation émet peu de gaz à effet de serre par rapport aux énergies fossiles. La production de chaleur à partir de panneaux solaires thermiques émet une proportion de CO2 similaire à la production d’électricité avec des panneaux photovoltaïques : c’est-à-dire environ 44 gCO2e/kWh (Contre 418 gCO2e/kWh pour une centrale à gaz). (2)

De plus, l’énergie solaire revêt un potentiel quasi illimité puisqu’elle est disponible partout. A l’inverse, les combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz ou le charbon sont amenés à s’épuiser et ne sont produits que par une poignée de pays qui détiennent la clé de l’approvisionnement et de la stabilité énergétique mondiale.

Tout comme l’énergie solaire photovoltaïque, l’énergie solaire thermique est amenée à nettement se développer dans les années à venir.(3) Les projets d’énergie solaire se multiplient et focalisent l’attention des bailleurs publics comme privés, qui font part d’un intérêt croissant à les financer.

L’énergie solaire thermique peut être utilisée pour chauffer l’eau ou l’air. Il s’agit d’une alternative tant aux chauffages à gaz, au fioul, ou tout autres systèmes de chauffage utilisant de l’électricité carboné.

Composition et fonctionnement du dispositif solaire

Un système de production d’énergie solaire thermique transforme les rayonnements solaires en chaleur. A l’aide d’un capteur thermique (panneaux solaires thermiques), les rayonnements du soleil sont captés grâce à un matériau à forte inertie (cuivre notamment). La chaleur est ensuite transmise à un liquide caloporteur qui va ensuite transporter la chaleur vers un ballon d’eau de stockage par exemple ou encore un circuit de chauffage centrale. (7)

Il existe différents types de capteurs/panneaux thermiques :

• Les capteurs plans vitrés : Ce sont les plus couramment utilisés. Une plaque en métal directement en contact avec le liquide caloporteur permet d’absorber les rayons du soleil.
• Les capteurs à tubes vitrés sous vide : Il s’agit de tubes en verre placés les uns à côté des autres. Les rayons du soleil sont absorbés avec une plaque noire. On parle de tubes vitrés « sous vide », car l’air résiduel est ensuite retiré des tubes, afin de créer une meilleure isolation et de limiter les pertes de chaleur. Ils sont plus performants, cependant plus chers.
• Les capteurs non vitrés : Des tubes remplis d’eau, en plastique noir ou en métal, permettent aux capteurs d’absorber la chaleur. Ce système est moins performant et se dégrade plus rapidement. (8)

Le solaire thermique a un fort potentiel et son utilisation peut être assez variée que ce soit pour un usage domestique, dans le secteur des services ou encore l’industrie. (9)

Compétences et expertises techniques

La conception, l’installation et l’opération du solaire requiert un certain niveau d’expertise technique qui peut être internalisée ou externalisée selon la taille, les besoins et les moyens financiers des organisations. Les équipements choisis doivent être robustes et, dans la mesure du possible, réparable localement ou régionalement.

Internaliser l’expertise au sein de son organisation nécessite de débloquer des moyens financiers conséquents et sur le long terme (conception, formation, opération, maintenance). En limitant ainsi le nombre d’intermédiaires, il est souvent plus simple de suivre l’évolution des projets, de garantir la formation adéquate des opérateurs et de s’assurer du bon fonctionnement et entretien des installations.

Externaliser l’expertise c’est se reposer sur des partenaires et sous-traitants, depuis la conception des projets jusqu’à la gestion de la fin de vie des équipements. Pour s’assurer du succès des projets, il convient de veiller à choisir dès le départ des prestataires expérimentés et sérieux, d’établir des contrats de long terme prévoyants une maintenance et un entretien régulier des installations ou encore de s’assurer que les fonds seront suffisants à couvrir l’ensemble des couts sur la durée de vie des installations.

Toute production énergétique a un coût. Même si la source d’énergie – le Soleil – est infinie et gratuite, la production de chaleur à partir de cette source a un coût, des limites et des risques. La production de panneaux solaires thermiques nécessite des métaux et des terres rares qui ne sont pas accessibles partout. Ces matières sont souvent importées et leurs transports ont alors un impact environnemental non négligeable. D’autre part, l’exploitation des matières premières nécessaires à la fabrication des batteries au lithium notamment suscitent de vives controverses quant au respect des droits humains (travail des enfants) et de la pollution locale engendrée (Congo). Par ailleurs, tous ces dispositifs ont une durée de vie limitée et leur fin de vie doit faire l’objet d’une attention particulière, pour les déchets électroniques notamment.

L’installation de panneaux solaires ne devient rentable environnementalement parlant que si la durée de vie de l’installation et longue, autrement dit dès lors que les panneaux continueront à produire de l’énergie pendant au moins 10ans après leur installation. Si, par manque d’entretien, les panneaux solaires ne produisent plus beaucoup d’énergie ou ne fonctionnent plus au bout de quelques années seulement, alors il est probable que l’impact environnemental et climatique de l’installation solaire soit plus élevé qu’un simple raccordement au réseau électrique local. L’installation de panneaux solaires ne doit donc pas se faire à la légère. (10)

Nucléaire → 6 g CO2-eq / kWh

Énergie hydroélectrique → 12 g CO2-eq / kWh

L’énergie éolienne → 15 g CO2-eq / kWh

Énergie solaire PV et thermique → 44 g CO2-eq / kWh

Gaz naturel → 418g CO2-eq / kWh

Mazout → 730g CO2-eq / kWh

Charbon → 1058g CO2-eq / kWh

(11)

(1) Nations Unies, Renforcer l’ambition des énergies renouvelables – Lire ici (en anglais)

(2) Climate Selectra, Quelles sont les émissions de CO2 par sources d’énergie, 2023 – Lire ici

(3) Inis iaea, Le solaire thermique dans le monde, 2012 – Lire ici

(4) Climate selectra, Émissions de CO2 par source d’énergie, 2023 – Lire ici

(5) Nouvelr energie, Facteurs déterminant le rendement des panneaux solaires thermiques, 2023 – Lire ici

(6) Choisir, L’énergie solaire est-elle rentable, 2020 – Lire ici

(7) Engie, Fonctionnement des panneaux solaires thermiques, 2023 – Lire ici

(8) Engie, Les différents types de panneaux solaires thermiques, 2023 – Lire ici

(9) Bureau fédéral suisse de l’énergie, L’énergie solaire, 2023. Lire ici (en anglais)

(10) Solar service, Importance de l’entretien des panneaux solaires thermiques. Lire ici (en anglais)

(11) Trajectoires media, Les énergies décarbonées, 2023 – Lire ici

(12) Solar services, Importance de l’entretien des panneaux solaires thermiques. Lire ici (en anglais)

(13) Gironde, Le CHU de Bordeaux passe au solaire, 2021 – Lire ici

(14) Andrianos, Réalisation de l’installation solaire thermique de l’hôpital de Kalamata – Lire ici

(15) Balk green energy news, Un lycée roumain vers un bâtiment net zéro, 2022. Lire ici (en anglais)

(16) Sunoptimo, Chemin du mouille galant à Genève, 2018 – Lire ici