L’ensoleillement en Belgique est-il suffisant pour un bon rendement ? Et quid en hiver ?
L’ensoleillement moyen en Belgique est de 1.550 heures. Même si cela ne correspond qu’à 60% de l’ensoleillement de l’Espagne, c’est largement suffisant que pour investir dans la combinaison d’une chaudière au mazout avec une installation solaire. Il est bon de savoir que même lorsque le soleil se cache derrière un nuage, l’installation emmagasine la chaleur (gratuite) du soleil. Les panneaux solaires absorbent en effet les rayons directs mais aussi les rayonnements diffus. L’hiver, le mazout supplée le solaire en cas de nécessité. Vous continuez donc de réduire votre consommation de mazout tout en conservant votre confort.
A quoi peut servir la chaleur du soleil ?
En termes de chauffage, le rayonnement solaire peut être utilisé pour :
- chauffer de l’eau sanitaire (douche, bain, vaisselle, lave-vaisselle, machine à laver, nettoyage…)
- préchauffer l’eau de votre installation de chauffage (radiateurs). Dans la plupart des cas, il est techniquement impossible de chauffer toute l’habitation avec l’énergie solaire.
De quoi se compose une installation solaire ?
Une installation solaire comprend 4 éléments importants :
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Les panneaux solaires, qui forment une surface plane sous laquelle se trouvent des conduites remplies d’un liquide caloporteur pour collecter l’énergie du rayonnement solaire
- Le réseau de conduites : le fluide caloporteur dans les panneaux solaires est amené dans un ballon où il transmet la chaleur à l’eau sanitaire ou à l’eau circulant dans l’installation de chauffage
- Le système de régulation, qui adapte le chauffage de l’eau en fonction de l’ensoleillement et de vos besoins de chauffage. C’est également ce système qui enclenche automatiquement le système de chauffage en appoint dès que nécessaire.
- Le système de chauffage en appoint , comme une chaudière au mazout, qui prend le relais dès que l’apport solaire ne suffit plus.
Quelle inclinaison des panneaux pour un rendement optimal de l’installation solaire ?
Pour récupérer un maximum d’énergie solaire, il faudrait varier l’inclinaison des panneaux selon les saisons (en fonction de la position géographique), en les positionnant de manière plus verticale l’hiver et plus horizontale l’été. Un compromis s’impose donc. Idéalement, les panneaux solaires seront orientés entre le sud-est et le sud-ouest et inclinés de 25°C à 60°C par rapport à l’horizon.
Le type de rayonnement influence aussi l’inclinaison idéale. L’angle d’inclinaison optimal n’est pas le même pour le rayonnement direct que pour le rayonnement diffus. Sachant que le rayonnement diffus contribue à 60% du rayonnement total en Belgique, un compromis s’impose.
Le meilleur conseil est dès lors d’orienter les panneaux en fonction de l’application !
- Pour produire de l’eau chaude sanitaire (ECS), optez pour un compromis qui offre les meilleurs résultats sur l’ensemble de l’année puisque la consommation d’ECS est quasi constante sur une année. Un angle de 50° par rapport à l’horizon permet de couper totalement la chaudière pendant les mois d’été (si le nombre de m² de panneaux solaires nécessaires aux besoins en ECS est bien calculé pour la période d’avril à octobre).
- Pour réchauffer sa maison, inclinez les panneaux en fonction des positions hivernale, automnale et printanière du soleil. Le compromis correspond à l’angle d’incidence des rayons solaires en octobre et en février, soit un angle de 60°, de sorte à limiter le fonctionnement de la chaudière à l’entre-saison.
- Pour réchauffer une piscine, basez-vous sur l’angle d’incidence du rayonnement solaire de juin à août, soit environ 30°. Avec des capteurs vitrés, le nombre de m² de capteurs installés permettra sans problèmes de couvrir une grande partie des besoins en eau chaude sanitaire. S’il s’agit d’une piscine extérieure, l’hiver, les capteurs solaires pourront être mis à profit du soutien chauffage de l’habitation en prévoyant un tampon supplémentaire pour emmagasiner l’énergie.
Quels sont les différents types de panneaux solaires ?
Nous distinguons deux types de panneaux solaires thermiques utilisés pour la production d’eau chaude et/ou le préchauffage de l’eau de chauffage.
Des panneaux solaires plans
Dans les capteurs solaires plans, la lumière du soleil est absorbée par une plaque métallique recouverte d'une couche spéciale qui absorbe les rayons solaires et les transforme en chaleur. La face inférieure de la plaque métallique est reliée à un circuit de tuyaux dans lesquels circule un fluide caloporteur. L'isolation à l'arrière de l'absorbeur et une vitre de sécurité à l'avant réduisent les pertes de chaleur. Cet ensemble forme un capteur solaire plan
Des panneaux solaires à tube sous vide
Ce capteur est composé de plusieurs tubes en verre sous vide, qui sont juxtaposés. Ces tubes contiennent un absorbeur étroit, relié à un “caloduc”, un tube fermé contenant un liquide spécifique. Ce liquide s’évapore sous l’influence du soleil. La vapeur diffuse dans le tube et condense dans sa partie haute, là où le tube entre en contact avec un liquide réfrigérant. En condensant, la vapeur transmet sa chaleur au liquide réfrigérant, qui circule dans un second circuit fermé. Le liquide réfrigérant ainsi réchauffé transite ensuite vers l’échangeur de chaleur du ballon de stockage et revient vers le caloduc. Dans celui-ci, le condensat coule vers le bas et le cycle recommence.
Que coûte une combinaison mazout-solaire ?
Pour une famille moyenne de quatre personnes, les spécialistes estiment que la surface de panneaux doit être au minimum de 4 m² et que le boiler doit avoir une capacité de 250 à 300 litres. Le prix d’un tel boiler solaire ménager est compris entre 4.500 et 7.500 €, frais d’installation compris.
Quelles sont les économies possibles grâce à une combinaison mazout-solaire ?
Le chauffe-eau solaire permet d’économiser chaque année jusqu’à 60% de l’énergie nécessaire pour chauffer l’eau chaude sanitaire. Voici un calcul comme exemple.
En se basant sur un rayonnement solaire annuel moyen de 1.000 kWh/m² en Belgique, un rendement des panneaux solaires de 50% (ce chiffre varie de 40 à 80% selon les types), et une pénalité de 10% sur l’ensoleillement en raison d’une orientation défavorable, on obtient un gain global d’énergie de 450 kWh/m² (1.000 kWh/m² x 50% x 90%). Sachant qu’un litre de mazout libère 10,6 kWh et que ma production d'eau chaude sanitaire avec ma chaudière au mazout est environ 75%. Dans ces conditions, les panneaux solaires permettent une économie annuelle de 450/10/0,75 = 70 litres de mazout/m².