L’expression des consommations d’énergie en Energie Primaire Renouvelable (Ep-R) s’étend aussi au solaire thermique et à la biomasse.

Le rendement du solaire thermique est nettement supérieur à celui du solaire photovoltaïque. Mais stocker de grandes quantités de chaleur est paradoxalement plus difficile que stocker de l’électricité.

 

Le Passivhaus Institut (PHI) de Darmstadt a donc développé une méthode de prise en compte du solaire thermique qui, tout à la fois, traduit son excellent rendement, mais tient compte des limitations du stockage de chaleur.

 

L’idée est toujours de compter l’énergie finale produite par une installation solaire thermique sur un bâtiment, puis de la convertir en énergie primaire renouvelable pour permettre des comparaisons et des simulations entre diverses sources d’énergie et diverses utilisations de l’énergie.

 

 

1. En termes de production d’énergie finale sur un site, le solaire thermique affiche un rendement quatrefoissupérieuràceluiduphotovoltaïque. Dans un calcul pour un bâtiment passif, lePHPP traduit tout cela en Ep-R (énergie primaire renouvelable). Ce qui n’est pas nécessairement favorable au solaire thermique.
   Doc.Elm leblanc

 

Le solaire photovoltaïque sert de référence pour le thermique

Lors du congrès de Leipzig, une communication a expliqué le nouveau mode de prise en compte du solaire thermique. L’explication s’est appuyée sur l’exemple d’une maison individuelle construite à Gerstetten en Allemagne par l’architecte Werner Friedl.

 

Elle est équipée de 6 m² de collecteurs thermiques qui produisent 2000 kWh/an de chaleur, après déduction des pertes dans le stockage de 2000 l et des pertes dans le réseau primaire solaire.

 

Selon cette présentation, 6 m² de capteurs solaires photovoltaïques installés sur la maison exactement dans les mêmes conditions ne produiraient que 675 kWh/an d’électricité.

 

En tenant compte du coefficient de transformation de 1,35 pour le photovoltaïque local, stocké puis auto-consommé, décrit dans l’article précédent, qui tient compte des pertes de l’onduleur et du stockage d’électricité, cela fait 500kWh/an.

 

Pour ce lieu précis, le solaire thermique produit donc 4 fois plus d’énergie que le photovoltaïque de même surface.

 

Calcul de coefficient de conversion du solaire thermique en Ep-R

 

La toute dernière version du PHPP, l’outil de calcul développé et diffusé en plusieurs langues par le PHI, introduit un calcul de coefficient de conversion du solaire thermique en énergie primaire fondé sur la comparaison avec un système PV de même surface et de même orientation, installé au même endroit.

Dans le cas de la maison de Gerstetten, cela donne :
f_PER,solth = (Q_PVref/PER_DHW)/Q_solth, soit (675 kWh/an/1,35)/2000 kWh/an = 0,25. Le coefficient de transformation du solaire en énergie primaire à Gerstetten avec 6 m² de capteurs thermiques est donc de 0,25. Ce qui donne une production de chaleur solaire thermique exprimée en Ep-R de 2000/0,25 = 8 000 kWh_Ep-R/an.

 

2. Pour chaque projet, le PHPP calcule l’indice de conversion du solaire thermique en énergie primaire en fonction d’une installation photovoltaïque de référence de même surface, même inclinaison, mêmes ombrages… sur le même site.
   Doc. Viessmann

Le rendement du solaire thermique décroît plus sa surface augmente

 

Si on triple la surface de panneaux thermiques et photovoltaïques, le PHPP considère que le rendement du solaire thermique baisse car le stockage de 2000 l ne peut absorber toute la chaleur produite durant l’été.

La production photovoltaïque, à l’inverse, est considérée par le PHI comme indéfiniment stockable. Si bien que l’intérêt du photovoltaïque croît avec la surface de panneaux PV installée. Si l’on installait 18 m² de capteurs thermiques sur la maison de Gerstetten, la production de chaleur en énergie finale récupérée n’est que de 2600 kWh selon le PHI.

La référence PV est également modifiée et devient une installation de 18 m² produisant 2025 kWh d’électricité en énergie finale. Ce qui modifie le calcul du coefficient de transformation du solaire thermique en énergie primaire de la manière suivante : (2025 kWh/an/1,35)/2600 kWh/an = 0,58. Ce qui donne une production de chaleur solaire thermique exprimée en Ep-R de 2600/0,58 = 4483 kWh_Ep-R/an.

Le PHHP conduit donc à la conclusion que pour les grands bâtiments, la combinaison d’une surface de capteurs thermiques réduite et d’une surface PV importante associée à une Pac au COP de 3 est toujours préférable, en termes de production de chaleur exprimée en Ep-R, à une surface importante de capteurs thermiques dont une bonne partie de la production annuelle sera perdue durant l’été en l’absence d’une capacité de stockage suffisante.

 

 

3. L’outil PHPP, la valorisation du solaire thermique dépend étroitement du rapport production/utilisation. La surproduction d’été est considérée comme non-stockable. Du coup, le PHPP privilégie les installations solaires thermiques dimensionnées pour couvrir 50 à 70% des besoins de chaleur annuels pour la production d’ECS.
   Doc. BSW

 

Source : batirama.com / Pascal Poggi