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16 mei 2019

Des panneaux photovoltaïques spéciaux pour chauffer et refroidir les bâtiments

Illustratie | CSTC
Illustratie | CSTC © IRFTS

Doter d’un système de récupération de chaleur via l’air la face inférieure de panneaux photovoltaïques (PV) réguliers confère à ces derniers une fonction aérovoltaïque leur permettant de remplir plusieurs fonctions : produire de l’électricité, chauffer le bâtiment en hiver et pendant les saisons intermédiaires, assurer le refroidissement nocturne en été, faire entrer activement l’air de ventilation et chauffer l’eau chaude sanitaire.

 

Le rayonnement solaire fait monter la température sous les panneaux photovoltaïques au-dessus de la température ambiante. Cette chaleur est disponible sous forme d’air chaud, recueilli dans un conduit d’air central équipé d’un filtre sous les panneaux. L’air chaud est transporté par un système de tuyaux vers les différentes pièces du bâtiment et peut, si nécessaire, également être utilisé pour chauffer l’eau chaude sanitaire au moyen d’un chauffe-eau thermodynamique solaire.

Extras

Certains systèmes sont équipés d’une résistance électrique permettant de chauffer davantage l’air et d’augmenter ainsi la capacité thermique. D’autres systèmes disposent d’un dispositif distinct pour refroidir les panneaux solaires. Le concept peut également être utilisé pour rafraîchir l’air nocturne dans le bâtiment en été. L’intégration dans un système domotique permet une surveillance continue et un contrôle à distance du chauffage (éventuellement par point d’alimentation d’air).

Avantages

Selon les concepteurs, un système aérovoltaïque peut utiliser jusqu’à 80 % de l’énergie solaire contre 20 % avec les systèmes photovoltaïques conventionnels. Un panneau de 54 cellules solaires aurait une puissance maximale de 900 W, dont 250 Wp électriques et 650 W thermiques. Outre l’électricité produite, le concept réduirait de moitié l’énergie nécessaire au chauffage. Un refroidissement de 4 °C par rapport à la température extérieure pourrait être envisagé. Le système pourrait également prendre en charge la majeure partie de la production d’eau chaude sanitaire.

Selon les fabricants, un système aérovoltaïque constitue également un complément au système de ventilation, car il fournit activement de l’air extérieur pur. La ventilation sous les panneaux solaires augmente en outre leur efficacité. De plus, le système, combiné à une pompe à chaleur, peut être utilisé pour remplir la production d’eau chaude sanitaire à basse température. Avec un chauffe-eau solaire, des températures supérieures à 60 °C sont généralement requises.

Remarques

En général, on peut dire que le potentiel de ces systèmes est largement exagéré. Penchons-nous d’abord sur les gains d’efficacité. En été, saison pendant laquelle le développement de chaleur sous les panneaux PV réduit le plus leur rendement, aucun chauffage n’est nécessaire et donc l’efficacité n’est pas augmentée de manière significative. Pendant la saison de chauffe, la chaleur générée sous les panneaux n’est pas très élevée, leur perte de rendement est donc limitée et les gains d’efficacité ne sont pas non plus très impressionnants.

La possibilité de ventilation ne constitue pas non plus un atout crucial. Les systèmes de ventilation mécanique comprennent généralement un système de ventilation D avec récupération de chaleur, de sorte que le système PV est peu susceptible de fournir beaucoup d’énergie supplémentaire. Le refroidissement nocturne offre des possibilités, mais est distinct des panneaux PV.

Autres questions

Des questions restent en suspens. Lorsque la chaleur de l’installation PV est transférée à l’eau chaude sanitaire via une pompe à chaleur, la surface des panneaux est souvent beaucoup trop grande, ce qui signifie qu’une grande partie du potentiel reste inexploitée. Une résistance électrique supplémentaire entraîne une consommation d’électricité plus élevée. Enfin, le système nécessite une tuyauterie supplémentaire en plus de celle du système de ventilation ou de chauffage.