L’énergie solaire en hiver : est-ce que ça fonctionne ?

En hiver, la luminosité diminue et, avec elle, l'énergie produite par le soleil. Cependant, le rayonnement solaire est le même en été comme en hiver. Alors idée reçue ou vérité absolue, comment fonctionne le solaire thermique en hiver ?

Comment fonctionne l’énergie solaire thermique en hiver ?

Les installations solaires thermiques captent la lumière du soleil pour la transformer en énergie thermique. Celle-ci est ensuite transférée à l'eau de chauffage ou à l'eau chaude sanitaire, qui est stockée dans un réservoir. Si ce principe fonctionne parfaitement en été, les propriétaires de maisons peuvent hésiter à les faire installer en pensant aux périodes froides de l’année. L'énergie solaire thermique fonctionne-t-elle en hiver ? Quel est le rendement de l'installation et comment éviter que le liquide caloporteur ne gèle ? Nous répondons ici à ces questions et vous expliquons comment optimiser votre rendement solaire thermique en hiver.  

L’énergie solaire thermique dans les régions les moins ensoleillées

S’il y a bien une idée qui persiste, c’est que le chauffage solaire ou la production d’eau chaude grâce aux panneaux solaires thermiques est destiné aux régions les plus ensoleillées. Néanmoins, cette idée est fausse, car les cellules présentes sur le panneau solaire thermique continuent de produire de l’énergie gratuite, même en hiver. Et à ce titre, c’est en Allemagne que l’on trouve le plus d’installations solaires thermiques en Europe (35% du marché européen). Cela s’explique par le fait que les panneaux solaires ne canalisent pas seulement l’énergie directe du soleil, mais aussi la lumière diffuse du jour. Avec un ensoleillement moyen bien supérieur en France, nous pourrions être nettement plus performants…

L’installation des panneaux permet d’optimiser le solaire thermique en hiver 

Pour qu'une installation solaire thermique produise beaucoup de chaleur, il est important qu'elle soit conçue de manière optimale. L'orientation des capteurs joue un rôle important. Si ceux-ci sont orientés vers le sud, ils captent les rayons du soleil une grande partie de la journée. Sur un toit orienté vers le nord, le rendement serait en revanche plutôt faible. Il en va de même pour l'inclinaison. Comme le soleil est peu élevé au-dessus de la terre en hiver, des capteurs plus inclinés captent plus d'énergie. En revanche, en été, le soleil est haut dans le ciel une grande partie de la journée, ce qui fait que les capteurs à faible inclinaison offrent le meilleur rendement. Autre point important : seuls les capteurs propres convertissent davantage d'énergie. C'est pourquoi il convient de nettoyer une installation solaire et d'enlever régulièrement la saleté, la poussière ou la neige.

Panneaux solaires thermiques Vitosol 300-TM

Protection contre la neige et la glace : important pour l'exploitation hivernale

Les installations solaires thermiques utilisent un fluide caloporteur pour acheminer l'énergie du capteur vers la maison. Dans les systèmes conventionnels, celui-ci est mélangé à un antigel (glycol) afin que le système solaire thermique ne gèle pas en hiver, même à basse température. Étant donné que l'agent ajouté réduit la capacité de stockage de la chaleur du fluide solaire, qu'il nécessite des débits de circulation plus élevés et qu'il peut également présenter quelques inconvénients en été, les fabricants ont inventé des systèmes de refoulement dits "drain-back". Ceux-ci fonctionnent avec de l'eau pure qu'ils pompent dans un vase de reflux drain-back lorsque la température est trop basse ou trop élevée. Le circuit solaire est alors complètement vide et ne peut pas geler. Si le soleil brille et que la chaleur est disponible, les installations se remplissent à nouveau et commencent à transporter la chaleur des capteurs vers le réservoir de la maison.

Comment augmenter le rendement du solaire thermique en hiver ?

Même si le rendement et la performance d'une installation solaire thermique sont moindres pendant la saison froide, cette technique peut s'avérer rentable. Bien plus qu'en été, il s'agit ici d'une conception et d'une utilisation optimales. Les conseils suivants permettent d'atteindre des valeurs de rendement aussi élevées que possible, même pendant les périodes de froid :

  • Nettoyer l'installation solaire pour que la lumière atteigne toujours l'absorbeur

  • Une inclinaison d'environ 70 degrés garantit des rendements plus élevés, même pendant l’ hiver

  • Une plus grande surface de capteurs compense les pertes de rendement du solaire thermique en hiver

  • Les capteurs tubulaires perdent moins de chaleur et atteignent un meilleur rendement

Lorsque les installations solaires thermiques transforment l'énergie gratuite du soleil en chaleur utilisable, elles la stockent dans un ballon tampon jusqu'à ce que la maison en ait besoin. Il est également possible d’équiper votre installation solaire thermique d'un plus grand accumulateur de chaleur afin de stocker davantage de chaleur provenant des périodes d'ensoleillement plus faibles.

Compléter les panneaux solaires thermiques avec un générateur

Vous l’aurez compris dans les lignes qui précèdent, une installation solaire thermique ne couvre jamais 100% des besoins d’un bâtiment ou d’une fonction. Pour le CESI tout d’abord, le taux de couverture des besoins en eau chaude sanitaire atteindra 100% entre mai et septembre et baissera jusqu’au minimum en décembre et janvier. Pour un SSC (Système Solaire Combiné), l’utilité est double puisqu’en plus de l’eau chaude sanitaire, ce dernier assurera une partie des besoins de chauffage notamment en mi-saison quand les températures ne sont pas trop froides encore.

Même en plein hiver, lorsque le soleil brille, un système solaire combiné ou un chauffe-eau solaire individuel vous apporteront des économies d’énergie.