Chauffe-eau solaire
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Un chauffe-eau solaire est un dispositif de captation de l'énergie solaire pour fournir de l'eau chaude pour différents usages : sanitaire, appoint chauffage, piscine, ...
Ce type de chauffage permet habituellement de compléter les types de chauffage de l'eau exploitant d'autres sources énergétiques (électricité, énergies fossiles, biomasse, ...) dans certaines conditions il permet de les remplacer totalement. L'énergie solaire étant parfaitement renouvelable, ce remplacement permet de limiter efficacement les émissions de gaz à effet de serre ou la production de déchets nucléaires, raison pour laquelle l'installation de tels dispositifs est fortement encouragée par de nombreux états et collectivités via la fiscalité, des primes et/ou une obligation d'installation sur les nouvelles constructions.
[modifier] Rendement
En Europe occidentale, un chauffe-eau solaire permet de réaliser environ deux tiers (66 %) d'économie sur les besoins en eau chaude, qu'il s'agisse de maisons individuelles (chauffe-eau solaire individuel (CESI)) ou de structures collectives (chauffe-eau solaire collectif (CSC)). Cela correspond au taux de couverture solaire, c'est-à-dire le rapport entre l'énergie fournie par la partie solaire d'une installation et la fourniture totale de l'installation[1].
[modifier] Retour sur investissement
Le temps de retour sur investissement dépend du rendement de l'installation (quantité d'énergie qu'il permet d'économiser). En l'absence de primes et autres avantages il faut parfois compter une vingtaine d'année, cette durée variant beaucoup suivant la zone géographique et l'ensoleillement. Mais si on tient compte du régime fiscal et des primes que cette installation permet d'obtenir dans certains états ou régions ce retour sur investissement peut tomber de trois à sept ans. Le chauffe-eau solaire est un investissement qui s'inscrit dans une gestion de patrimoine dite de bon père de famille.
[modifier] Constitution
Un chauffe-eau solaire est constitué de plusieurs organes :
- Des panneaux solaires (ou capteurs solaires thermiques) qui captent le rayonnement solaire en chauffant le fluide caloporteur (eau ou antigel) du circuit primaire, chargé d'acheminer les calories récupérées jusqu'au circuit secondaire ;
- Un réservoir d'eau chaude solaire (ou ballon d'eau chaude) dont l'eau est chauffée par le liquide caloporteur du circuit primaire, qui forme un serpentin de cuivre à l'intérieur du ballon ;
- Un dispositif de chauffage d'appoint est souvent intégré au réservoir, sous forme d'une résistance électrique ou de liaison à une chaudière à gaz/fioul/bois. L'énergie solaire ne suffit pas en permanence aux besoins. On peut éviter l'appoint avec une plus grande installation pour pallier les creux ou en adaptant la façon dont on utilise l'eau chaude.
- Un vase d'expansion sur le circuit primaire, assure la sécurité du matériel, il permet de compenser la dilatation du fluide. Il prend la forme d'un petit réservoir métallique généralement peint en rouge; une soupape de sécurité est impérative dans le cas ou elle ne serait pas intégrée à celui-ci. Un vase d'expansion à l'air libre (simple bidon en plastique) placé en point haut résoud les problèmes de dilatation et de sécurité en cas de surchauffe (pas de vidange de fluide caloporteur).
- On adjoint un circulateur sur le circuit primaire, une pompe mue par un moteur électrique, lorsqu'il s'agit de matériel en « circulation forcée ». Autrement, si le réservoir est placé plus haut que le panneau il n'y a pas besoin de pompe, régulateur etc. La circulation du fluide caloporteur se fait par thermosiphon si sa température en sortie de capteur est supérieure à celle de l'eau du ballon; elle s'arrête en cas d'égalité et infériorité.
[modifier] Trois types d'installation
- la moquette solaire consiste simplement en un tapis de couleur noir posé à plat dans lequel circule l'eau à chauffer, à travers des tuyaux ou rainures. Elle est généralement souple et amovible. On l'utilise quand le volume d'eau requise est faible ou une température basse suffit. Ça peut être efficace en été mais en hiver le rendement est insuffisant. Ce capteur simplifié à l'extrême est donc parfaitement adapté au réchauffage des piscines, ou des douches de camping. Un ballon d'eau noir dans un arbre fait également une bonne douche de camping.
- le thermosiphon est un principe qui consiste à placer le réservoir au-dessus du capteur solaire. Les petits modèles commerciaux sont souvent monobloc. La circulation de fluide dans le capteur se fait naturellement, par différence de température (le liquide chaud , étant moins dense, monte). L'avantage est le prix généralement assez bon marché et les inconvénients sont les pertes importantes lorsque la température extérieure diminue et la faisabilité (il faut qu'il y ait un accès aux combles pour camoufler le réservoir, que la toiture puisse le supporter...), et dans certains cas les critères esthétiques (le « monobloc » où les panneaux et le réservoir ne font qu'un). Ce système est surtout utilisé dans les zones au climat chaud (Caraïbes, bassin méditerranéen, ...). En effet en hiver, en l'absence de puisage d'eau chaude, il y a risque de gel.
- Selon la disposition du bâtiment il est possible de se prémunir des problèmes de gel en montant le panneau en bas de toiture ou sur un mur au sud et le ballon à l'intérieur dans l'apex, assurant une hauteur suffisante pour une circulation par thermosiphon.
- Une installation au sol des capteurs peut aussi convenir. Le grand avantage du thermosiphon est sa simplicité technique de mise en œuvre. Pas de pompe, pas de clapet anti-retour, pas de capteur thermique (sondes) et régulateur électronique. Seule l'eau (ou le mélange eau/antigel dans le cas d'utilisation avec échangeur),circule. Elle circule d'autant plus rapidement, que la différence de température, entre l'absorbeur (capteur) et l'eau du réservoir, est importante.
- la circulation forcée (ou convection forcée) est un système qui allie à la fois un meilleur rendement (le réservoir est mieux isolé des variations de la température extérieure), une faisabilité plus commode, et des critères esthétiques plus convenables (les panneaux sont apparents sur le toit mais on ne voit pas de réservoirs, à la limite, on dirait de simples velux). Il y aura alors besoin d'un circulateur pour acheminer le liquide caloporteur. Généralement, le réservoir (ou ballon) est alors posé à l'emplacement du cumulus électrique ou à côté de la chaudière. Ce système est un peu plus cher mais s'adapte plus facilement aux contraintes du bâtiment.
[modifier] Note sur l'utilisation du système d'appoint au chauffage
Le système de chauffage d'appoint est nécessaire pour pouvoir disposer d'eau chaude même pendant les journées de très mauvais ensoleillement. Il est possible de s'en passer, mais celui conduit à un important surdimensionnement de l'installation (de l'ordre de +200%), puisque celle-ci doit être alors capable de fournir assez d'eau chaude pour la pire journée d'hiver. Un système de chauffage d'appoint, de type chaudière gaz ou électrique, est une solution plus raisonnable économiquement.
Il existe alors trois possibilités pour placer ce système d'appoint :
- directement en série à la sortie de l'accumulateur d'eau chaude. Celui-ci se déclenche alors de manière automatique lorsque l'eau en sortie de l'accumulateur est trop froide.
- avec un échangeur de chaleur dans l'accumulateur, afin de chauffer l'eau de celui-ci, ce qui évite un fonctionnement intermittent à chaque demande d'eau. Cette solution est cependant interdite dans certains pays (en Espagne par exemple), car elle nuit à l'efficacité de l'apport solaire (celui-ci étant d'autant plus important que l'eau dans l'accumulateur est froide).
- avec un échangeur de chaleur placé dans un deuxième accumulateur monté en série avec le premier et alimenté par ce premier. De cette manière le chauffage de l'eau par le système d'appoint ne nuit pas à l'efficacité du système de chauffage solaire.
[modifier] Critères juridiques et d'urbanisme concernant les chauffe-eau solaires individuels (en France) :
Un chauffe-eau solaire est un système technique sensible qui nécessite une installation réalisée dans les règles de l'art. Notamment l'exposition doit être orientée plein sud ou au moins sud-sud ouest ou sud-sud est. Il faut aussi veiller à éviter les marquages d'ombres. Chaque installation devra être étudiée au cas par cas selon les contraintes locales.
Les contraintes économiques ou réglementaires doivent également être étudiées avec soin.
[modifier] Règles et normes
Règles à respecter pour l'implantation de panneaux de chauffe-eau solaire :
- Exposition plein sud ou, au moins, sud-sud ouest ou sud-sud est.
- Éviter les marquages d'ombres.
- Inclinaisons 30 degrés à x degrés correspondant à la latitude du lieu d'installation.
- Pour des raisons de droit de l'urbanisme, être situé hors périmètre des bâtiments de France, hors Plan de Sauvegarde et de Mise en Valeur (PSMV), hors Site Classé, hors Zone Verte, hors Zone Classée Patrimoine Mondial ou autre Secteur sauvegardé. Mais la jurisprudence du droit administratif évolue en faveur d'une meilleure intégration des énergies écologiques et renouvelables.
- Également, pour raisons liées au droit de l'urbanisme, il faut déposer une Déclaration de Travaux au service du cadastre de la mairie de la commune où est située l'habitation. Si l'administration ne délivre aucune réponse sous 1 mois, la déclaration est réputée comme acceptée tacitement.
- Pour des raisons liées au droit fiscal, cette fois-ci, faire attention de choisir un matériel homologué par l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie) afin de pouvoir bénéficier du crédit d'impôt (50 % du prix du matériel hors taxe à l'exception des autres aides existantes) et de faire poser le matériel par un installateur agréé « qualisol » (charte professionnelle à cet égard) pour pouvoir bénéficier des autres abattements et subventions existants aux échelles régionales, départementales et locales.
[modifier] Subventions et avantages fiscaux
Le matériel doit être homologué par l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maitrise de l'énergie) afin de pouvoir bénéficier du crédit d'impôt (50 % du prix du matériel hors taxe à l'exception des autres aides existantes) et de faire poser le matériel par un installateur agréé « qualisol » (charte professionnelle à cet égard) pour pouvoir bénéficier des autres abattements et subventions existants à l'échelle régionale, départementale et locale[2].
Les avantages fiscaux accordés par l'État en matière d'installation solaire sont nombreux :
- Prime de la majorité des Conseils Régionaux en France est généralement de 700 euros (notamment PACA, Languedoc-Roussillon et même Nord-Pas-de-Calais)
- Prime de divers départements tels que le Vaucluse, les Alpes-de-Haute-Provence ou encore les Alpes-Maritimes (généralement 350 euros, voire plus dans certains cas)
- Aide exceptionnelle versée par certains regroupements communaux (la communauté d'agglomération du Pays d'Aix, ou la communauté d'agglomération Garlaban-Huveaune-Sainte-Baume par exemple : 350 euros)
- Les habitations de plus de deux ans bénéficient d'un régime de TVA à 5,5 % et ce sont les occupants du logement qui ont droit aux subventions et au crédit d'impôt même si ceux-ci sont simples locataires.
- Concernant les chauffe-eau solaires collectifs, les avantages financiers délivrés par les pouvoirs publics proviennent généralement des Régions et de l'ADEME et s'élèvent en moyenne à hauteur de 65 % du prix de l'installation.
[modifier] Calcul du crédit d'impôt pour une installation de chauffe-eau solaire individuel (en France) :
En France, il existe une aide financière de l'État pour l'installation d'un système de production d'énergie renouvelable tel que le chauffe-eau solaire. Cette aide est délivrée sous la forme d'un crédit d'impôt.
Pour les équipements de production d'énergies renouvelables dont la finalité est la production de chaleur tels que le chauffe-eau solaire, le taux de crédit d'impôt est passé de 40 % à 50 % au 1er janvier 2006. Pour déterminer le crédit d'impôt concernant une installation de chauffe-eau solaire individuel, il faut faire un calcul en 5 phases[3].
[modifier] Calculer la valeur TTC
par rapport à la TVA de la fourniture du matériel hors pose en tenant compte du régime qui s'y applique. Exemple, pour une maison de plus de 2 ans (TVA à 5,5 %) : 5000 € (par exemple) X 1,055 = 5275 €
5000 X 1,055 = 5275
Ou pour une maison de moins de 2 ans (TVA à 19,6 %): 5000 € (par exemple) X 1,196 = 5980 €
5000 X 1,196 = 5980
[modifier] Calculer un ratio
en divisant le prix de fourniture du matériel hors pose TTC par le prix de l'installation pose comprise TTC. Exemple (sur l'exemple en TVA 5,5 %) :
5275 : 6075 = 0,87
(on note 3 chiffres après la virgule, c'est-à-dire 0,868)
[modifier] Calculer l'élément de base du crédit d'impôt
en multipliant le ratio par les autres aides existantes à l'échelle régionale, départementale et locale (celles-ci sont cumulatives et préalablement déduites du prix du matériel hors pose HT). Suite de l'exemple précédent (en admettant une prime du Conseil Régional de 700 € et une prime du Conseil Général de 500 € comme ce peut être le cas pour un administré de la région PACA habitant le département du Var : 0,868 (ratio) X (700 + 500) = 1041,6 €
0,868 X (700 + 500) = 1041,6
[modifier] Calculer la base du Crédit d'impôt
prendre le prix de la fourniture du matériel hors pose TTC et en soustraire l'élément de base du crédit d'impôt ; reprise de l'exemple :
5275 € - 1041,6 € = 4233,4 €
[modifier] Enfin, calculer le crédit d'impôt final de 50 % sur sa base déterminée
4233,4 X 50 % = 2116,7 €
Si les aides territoriales sont généralement d'application immédiates concernant une installation solaire pour eau chaude sanitaire, le crédit d'impôt s'applique pour la déclaration sur le revenu de l'année suivante.
Il est également applicable pour les contribuables qui ne sont pas imposables, dans ce cas ils perçoivent un chèque correspondant à son montant directement à leurs domiciles.
[modifier] Références
[modifier] Voir aussi
[modifier] Lien externe
- (fr) Site de l'ADEME
