Puis-je faire fonctionner une pompe à chaleur avec des panneaux solaire ? Deux solutions

Les taux d’efficacité énergétique des pompes à chaleur et des panneaux solaires (photovoltaïque ou thermique – nous y reviendrons), associés à leur caractère écologique, en font le choix idéal pour ceux qui se soucient de l’impact qu’ils ont sur l’environnement tout en cherchant à obtenir le meilleur retour sur leur investissement initial. Les pompes à chaleur sont une excellente solution de chauffage à faible émission de carbone, mais elles ont besoin d’électricité pour fonctionner. C’est pourquoi leur combinaison avec des panneaux solaires permettra à votre maison d’atteindre le niveau net zéro. Autre moyen de combiner solaire et pompe à chaleur : le chauffage combiné. Cette fois ci il ne s’agit plus de brancher la pompe à chaleur sur les panneaux solaires mais d’adjoindre à une pompe à chaleur Eau/Eau (idéalement géothermique ou hydrothermique) un système de solaire thermique pour l’eau chaude.
Maintenant que c’est dit, reprenons notre dossier sur les pompes à chaleur et découvrons ensemble les solutions qui s’offrent à nous !

Combiner pompe à chaleur et panneaux solaires : deux options possibles

Pour bien comprendre les deux options qui s’offrent à vous pour combiner pompe à chaleur et panneaux solaires, il faut savoir qu’il existe deux types d’énergie solaire : l’énergie solaire thermique et l’énergie solaire photovoltaïque.

Le solaire thermique utilise la chaleur du soleil pour réchauffer votre eau chaude, ce qui permet de réduire l’énergie électrique requise par la pompe à chaleur pour répondre à vos besoins (c’est ce que l’on appelle le « chauffage combiné »)
Les systèmes solaires photovoltaïques (PV) convertissent l’énergie du soleil en électricité. Cette électricité peut être utilisée pour alimenter votre pompe à chaleur, réduisant ainsi vos besoins en électricité provenant du réseau.

En général, les systèmes de panneaux solaires sont dimensionnés en kilowatts (kW). Cette mesure fait référence à la quantité d’énergie produite par les panneaux par heure, lorsque le soleil est au zénith. La puissance moyenne d’un système est d’environ trois à quatre kW, ce qui correspond à la puissance maximale pouvant être produite par une journée très ensoleillée. Bien sur ce chiffre n’est pas constant, il dépend de la quantité d’énergie solaire qui atteint votre toit : il peut être inférieur si le temps est nuageux ou si le soleil est au plus bas, tôt le matin ou le soir.
Ainsi, un système de 4 kW produira en fait en moyenne environ 3 400 kWh d’électricité par an et occupera environ 26 m2 de surface de toit.

Et c’est justement pour cela qu’il existe deux options : en hivers vous serez au maximum du besoin en termes de chauffage : la pompe sera sollicitée à pleine puissance. Mais vous serez aussi au minimum de la capacité de production d’énergie solaire… D’où un déficit qu’il vous faudra combler en faisant appel au réseau national.
Une alternative réside donc dans le chauffage combiné. L’idée n’est plus de produire de l’électricité pour le fonctionnement de la pompe, mais d’aider la pompe dans son travail en utilisant le solaire pour « préchauffer » l’eau de votre chauffage – voir votre eau chaude sanitaire si votre système le prévoit. A la clé une forte économie d’énergie et la joie de posséder un chauffage véritablement écologique.

Peut-on faire fonctionner une pompe à chaleur à l’énergie solaire ?

Oui c’est possible et cela dépend de votre taux d’ensoleillement et de la puissance de chauffe nécessaire.

Oui, vous pouvez combiner un système de chauffage par pompe à chaleur avec des panneaux solaires pour vous assurer que vos besoins en chauffage et en eau chaude sont couverts tout en respectant l’environnement. Il est tout à fait possible que les panneaux solaires soient en mesure de produire toute l’électricité dont vous avez besoin pour faire fonctionner votre pompe à chaleur, en fonction de la taille du champ solaire.

En d’autres termes, dans l’ensemble, vous pourriez même produire plus d’électricité que vous n’en consommeriez au cours d’une année. Notez néanmoins que vous ne pourrez pas vous libérer du réseau : en effet la nuit ou en hivers vous serez au maximum de la puissance demandée à la pompe à chaleur mais au minimum de l’ensoleillement – et donc de votre faculté à produire de l’électricité.

Mais est-ce suffisant ? Oui mais il faudra faire un choix !

Un foyer Français moyen – chauffé au gaz ou au fioul – consomme environ 4 535 kWh d’électricité par an, ce qui signifie qu’un système de panneaux solaires de 4 kW devrait fournir presque toute l’électricité dont vous avez besoin. Avec un peu d’effort sur la consommation électrique (ce qui n’est pas le fort des Français), vous pouvez même viser l’autonomie…. a condition de garder votre chaudière gaz, ce qui n’est pas le sujet !

Ainsi, il convient de noter que la propriété moyenne utilise une chaudière à gaz/fioul et non une pompe à chaleur, pour le chauffage et l’eau chaude. Dans ces maisons, la consommation de gaz sera plus élevée et celle d’électricité plus faible. Mais les pompes à chaleur consomment plus d’électricité – même une pompe à chaleur très efficace avec un CoP de quatre consomme environ 3 000 kWh par an.

Cela signifie que si les panneaux solaires devraient être en mesure de produire la plupart, voire la totalité, de l’électricité dont vous avez besoin pour chauffer votre maison et votre eau, il est peu probable qu’ils puissent alimenter à la fois votre pompe à chaleur et d’autres appareils sans l’aide du réseau. Sur la base des chiffres ci-dessus, les panneaux solaires devraient pouvoir fournir environ 50 % de l’électricité dont le foyer a besoin au total, les 50 % restants provenant du réseau (ou d’autres méthodes renouvelables, comme une petite éolienne si vous en avez installé une).

De combien de panneaux solaires ai-je besoin pour une pompe à chaleur ?

En ce qui concerne les panneaux solaires, plus vous pouvez en installer sur le toit, mieux c’est. Trop peu de panneaux et ils pourraient à peine alimenter le plus petit des appareils électriques. Comme nous l’avons vu plus haut, si vous souhaitez que l’énergie solaire alimente votre pompe à chaleur, le système de panneaux solaires devra probablement mesurer au moins 26 m2, bien que vous puissiez bénéficier d’une surface supérieure.

Les panneaux solaires peuvent varier en taille selon le fabricant, mais ils sont plus grands que vous ne le pensez. Sur une maison, ils semblent relativement petits, mais chaque panneau mesure environ 1,6 mètre de haut sur un mètre de large. Leur épaisseur est d’environ 40 mm. Les panneaux doivent avoir une grande surface afin de pouvoir capter le maximum de lumière solaire.

Le nombre de panneaux dont vous aurez besoin dépend de la taille du système que vous souhaitez. En général, quatre panneaux solaires sont nécessaires pour un système de 1 kW. Par conséquent, un système d’un kW nécessitera quatre panneaux solaires, un système de deux kW huit panneaux, un système de trois kW 12 panneaux et un système de quatre kW 16 panneaux.

Ce dernier crée une surface estimée à environ 26 m2. N’oubliez pas qu’un système de quatre kW est idéal pour un foyer de trois personnes dans une maison parfaitement isolée et ventilée efficacement. Pour un plus grand nombre de résidents, vous aurez peut-être besoin d’un système de cinq ou six kW qui pourrait nécessiter jusqu’à 24 panneaux et occuper jusqu’à 39 m2.

Ces chiffres dépendent de la taille de votre toit et de votre emplacement, ce qui signifie que vous pouvez avoir besoin de plus ou de moins en fonction de l’orientation de votre maison et de la région ou vous habitez.

Seconde solution : le chauffage combiné (solaire thermique + pompe à chaleur)

En combinant deux sources d’énergie distinctes pour le chauffage, on obtient un excellent rapport qualité-prix pour le chauffage de la maison, et un rapport coût-performance supérieur à celui des systèmes de chauffage central traditionnels. C’est donc la seconde solution pour combiner panneaux solaires et pompe à chaleur : une pompe a chaleur branchée sur le réseau électrique national mais « épaulée » par un système solaire thermique. En effet la pompe a chaleur bénéficiera pour chauffer l’eau de l’apport calorifique de son environnement (de l’air ambiant ou du sous-sol si elle est géothermique) doublé de celui du solaire thermique qui contribuera à réchauffer l’eau en hivers. Un tel système combiné permettra de

• Fournir un chauffage complet en hiver.
• Fournir une climatisation en été, à un taux de consommation d’énergie inférieur.
• Assurer un certain degré de flexibilité en ce qui concerne la façon dont la chaleur est générée, alors que la production de la pompe à chaleur géothermique ne serait pas affectée par les conditions météorologiques extérieures.
• En été, la pompe à chaleur géothermique rejette l’excédent de chaleur produit par les capteurs solaires et en stocke une partie pour l’hiver.

Quel taux d’efficacité d’un système de chauffage combiné solaire / PAC géothermique ?

Il convient de noter que le rendement maximal de la pompe correspond à la période octobre-décembre, et que le taux de rendement le plus faible est enregistré pour la période comprise entre février et avril. Alors que pour les chauffages solaires thermiques, le taux d’efficacité le plus élevé (pendant la saison froide) est limité à la période février-mars, et le plus faible entre novembre et décembre.

Par conséquent, ces deux systèmes de chauffage distincts se complètent de manière tout à fait productive. L’utilisation de panneaux solaires augmente le rendement thermique d’une pompe à chaleur géothermique, et vice versa, ce qui garantit que les consommateurs tireront le meilleur parti de cette relation symbiotique.

Le seul inconvénient majeur d’un tel système combiné est son coût d’installation élevé, qui risque de limiter considérablement votre budget. La raison de ces coûts initiaux élevés est due au fait qu’une pompe à chaleur géothermique nécessite le forage de trous dans le sol à des profondeurs de 50 à 115 mètres et la pose de collecteurs de chaleur sous forme de tuyaux sous terre, pour être fonctionnelle. Ainsi, les coûts d’installation d’une pompe à chaleur géothermique sont plus ou moins égaux au prix de l’équipement de la pompe à chaleur, ce qui constitue un facteur de décision important lors de la recherche d’un système de chauffage domestique.

Néanmoins, les coûts initiaux élevés sont compensés par les bénéfices que l’on retire de l’utilisation et de l’entretien d’une pompe à chaleur géothermique. Il convient également de mentionner que les coûts globaux d’un système de chauffage combiné ressembleraient aux coûts associés à l’installation et au fonctionnement d’un système de chauffage à panneaux solaires de taille normale, sans nécessiter trop d’espace pour placer les cellules solaires. Pour une distribution plus efficace de la chaleur, il est recommandé d’utiliser un chauffage par le sol ou des ventilo-convecteurs, qui peuvent être utilisés pour la climatisation en été.

Quelle combinaison possible pour une pompe à chaleur géothermique et un système de panneaux solaires ?

Nous avons jugé bon de présenter une liste des combinaisons possibles de systèmes, qui visent à réduire les coûts de chauffage jusqu’à 50-70% par rapport aux options de chauffage conventionnelles, afin que vous puissiez avoir une idée de ce qu’il faut rechercher, au cas où vous envisageriez d’acheter un système dans un avenir proche.

Le système combiné de panneaux solaires et de pompe à chaleur géothermique pour une capacité de chauffage de 6 kW et 10 kW.

Ce système est conçu pour chauffer des propriétés d’une superficie de 100 à 200 mètres carrés.
Le nombre de capteurs solaires – 4 pièces.
Le volume/capacité total des batteries de réservoirs à double tampon – 500 litres .
Le volume du réservoir de distribution d’eau chaude – 200 litres.
La capacité nominale de chauffage des panneaux solaires – 6,7 kW.
La puissance de la pompe à chaleur – 10 kW.
Prix de l’équipement – environ 6 800 € .

Le système combiné de panneaux solaires et de pompe à chaleur géothermique pour une capacité de chauffage de 13 kW et 10 kW.

Le système est conçu pour chauffer des propriétés d’une superficie de 150 à 300 mètres carrés.
Le nombre de capteurs solaires – 8 pièces.
Le volume/capacité total des batteries de réservoirs à double tampon – 1 000 litres.
Le volume du réservoir de distribution d’eau chaude – 200 litres.
La capacité nominale de chauffage des panneaux solaires – 13 kW.
La puissance de la pompe à chaleur – 10 kW.
Prix de l’équipement – environ 9 000 € .

Le système combiné de panneaux solaires et de pompe à chaleur géothermique pour une capacité de chauffage de 20 kW et 16 kW.

Le système est conçu pour chauffer des propriétés d’une superficie de 300-400 mètres carrés.
Le nombre de capteurs solaires – 12 pièces.
Le volume/capacité total des batteries des réservoirs à double tampon – 1 500 litres
Le volume du réservoir de distribution d’eau chaude – 200 litres.
La capacité nominale de chauffage des panneaux solaires – 20 kW La puissance de la pompe à chaleur – 16 kW.
Prix de l’équipement – environ 12 000 €.

Le système combiné de panneaux solaires et de pompe à chaleur géothermique pour une capacité de chauffage de 26 kW et 25 kW.

Le système est conçu pour chauffer des propriétés d’une superficie de 400-600 mètres carrés.
Le nombre de capteurs solaires – 16 pièces.
Le volume/capacité total des batteries de réservoirs à double tampon – 2 000 litres.
Le volume du réservoir de distribution d’eau chaude – 200 litres.
La capacité nominale de chauffage des panneaux solaires – 20 kW.
La puissance de la pompe à chaleur – 25 kW.
Prix de l’équipement – environ 18 000- 22 000 €.