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Capteurs solaires : face électrique, pile thermique?!
Solution hybride PV-thermique - ABCD International - © ABCD International

Capteurs solaires : face électrique, pile thermique?!

Idir Zebboudj et Antoine Hudin |  le 07/06/2012  |  EnergieEnergies renouvelablesFrance entièreLoire-AtlantiqueTechnique

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Photovoltaïque -

L’avenir du photovoltaïque se dessine peut-être à travers ces modules hybrides qui, en plus de produire de l’électricité, génèrent une énergie thermique d’appoint.

 Produire de l’électricité, c’est bien. Valoriser de la chaleur "fatale" (normalement perdue) du même coup, c’est mieux?! Le rendement des cellules photovoltaïques étant pénalisé par les surchauffes, les concepteurs de kits intégrés en toiture ont progressivement veillé à garantir une bonne ventilation des modules. Certains sont allés plus loin, en exploitant une idée simple?: faire de cette chaleur dissipée sous les modules une énergie d’appoint. En 2009, le fabricant allemand Systaic, aujourd’hui disparu, ouvrait la voie à ce concept, avec une toiture photovoltaïque associée à un système thermodynamique. Depuis, l’idée a été reprise par d’autres fabricants (voir encadré).

Chauffer l’eau ou l’air

En témoigne le kit SIPV Universel, présenté par ABCD International lors de la dernière édition de Batimat. Ce kit associe des modules Sunrise de 180?à 250?Wc à des plaques «?gaufrées?» en aluminium, fixées en sous-face, dans lesquelles circule du glycol. La chaleur collectée peut être affectée, à une production d’ECS seule, en alimentant directement un cumulus, ou à une production simultanée d’ECS et de chauffage. Dans ce second cas, une PAC eau/eau est greffée au système solaire et peut assurer la fonction «rafraîchissement ».

Kit SIPV Universel d’ABCD International
Kit SIPV Universel d’ABCD International - © ABCD International

Le produit a fait du chemin, puisqu’il a entre-temps décroché un Pass’Innovation vert du CSTB (n°?2011-125). Il a également suscité l’intérêt de Clipsol qui a signé, avec ABCD, un accord de confidentialité pour «?tester?» le produit, selon une indiscrétion… Novatrice, cette technologie nécessitera légitimement un retour d’expérience. Julien Tauler, installateur électricien, considère ce type de produit hybride? avec une certaine défiance : « Si un jour il y a un souci au niveau du circuit d’eau chargé de récupérer les calories, il faut tout démonter?! Je préfère une solution séparée, type Cesi.»


Notre installateur avoue avoir été bien plus séduit par la solution développée par Systovi (basée à Nantes). Son concept de «?Toiture active?», également présenté lors de Batimat, s’appuie non pas sur le vecteur eau, mais sur le vecteur air, grâce à un réseau de gaines installé dans les combles de la maison. Les modules hybrides de la gamme SystoEtanche sont munis de bacs en ABS brevetés. Ces bacs sont recouverts d’aspérités générant un courant d’air ascendant turbulent, visant à améliorer la récupération de chaleur. L’air chaud est aspiré, via un réseau de gaines abouchant en point haut de chaque panneau, par un module de ventilation «?basse consommation?». Une production d’ECS à 50?°C, sans appoint, est également possible en option, grâce à l’adjonction en toiture de capteurs solaires thermiques à air chaud, également raccordés à des gaines de ventilation.
Systovi revendique quelque 120?installations en maison individuelle en Poitou-Charentes, Pays de la Loire et Bretagne. Un Avis technique et un titre V sont en cours d’instruction.

Profiter du ciel étoilé pour produire du froid

Sur un principe similaire, mais encore en développement, le bureau d’étude Cythélia expérimente avec CIAT le système Aedomia, une solution photovoltaïque à refroidissement à air couplé à une CTA et une PAC eau/eau. Les modules photovoltaïques, sans cadre, laminés, sont intégrés à la toiture et assurent étanchéité à l’air et à l’eau. Le flux d’air refroidissant les panneaux circulent de la gouttière jusqu’au faîtage entre les modules et la sous-toiture. « Nous avons cherché à réduire au maximum les pertes de charges de l’écoulement d’air, explique Ismaël Lokhat, responsable R&D chez Cythélia. Une option différente de celle de Systovi.

L’air chaud est ensuite collecté au niveau du faîtage avant de passer dans une batterie air/eau (châssis AirTech 25 de CIAT). Une PAC eau/eau AGEO + 20 H de CIAT vient compléter le dispositif pour produire de l’eau chaude. «Nous avons travaillé à développer un système dont tous les élements sont disponbles sur étagère afin d’en limiter le coût, note Eric Auzenet, responsable laboratoire énergétique au centre R&D de CIAT. A noter que le système se veut réversible et permet de générer du froid l’été. Partant du fait que l’échange radiatif des modules PV avec la voûte céleste entraîne une diminution de leur température, l’air extrait sera plus froid que l’air extérieur, la PAC bénéficiera donc un meilleur rendement et devrait permettre de stocker de l’eau entre 5 et 10°C.

L'hybridation des solutions photovoltaiques n'en est qu'à ses débuts.

Auversun, pionnier du PV innovant

Fin 2010, cette société auvergnate présentait, elle aussi, son module hybride à l’occasion du salon Energaïa de Montpellier. Développé en collaboration avec la société marseillaise Solaire 2?G, le Dualsun est conçu sur un principe analogue à celui d’ABCD?: un module de 250?Wc en cellules monocristallines est associé à un échangeur thermique en aluminium transférant les calories à un circuit d’eau glycolée.
Mettant la R & D au cœur de sa stratégie, Auversun prend soin de bien s’entourer sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Car le rendement global d’une installation ne repose pas seulement sur le niveau
de performance des modules. Afin d’optimiser le rendement électrique de ses installations, Auversun a conclu un partenariat avec Enphase Energy, société californienne qui développe le concept de «?micro-onduleur?». Dans une installation classique, les onduleurs sont remisés sous combles ou dans un local technique. Ici, chaque module se voit affecter son propre micro-onduleur, installé en sous-face. L’intérêt, ici, étant d’optimiser la production de chaque chaîne (string), en limitant l’impact des effets de masque pouvant toucher un ou plusieurs panneaux (nb?: dans une chaîne, la production électrique de l’ensemble des modules s’aligne sur celle du module ayant plus faible intensité). Les micro-onduleurs communiquent leurs données à une interface de gestion par CPL (courant porteur en ligne). Grâce à une passerelle de communication, cette interface est consultable
sur un ordinateur de salon ou sur smartphone.

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