Photovoltaïque avec barre chauffante : comment produire de l'eau chaude à l'aide de l'énergie solaire
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Stefano Fonseca est ingénieur en énergie et environnement avec plus de six ans d'expérience dans les équipements techniques du bâtiment (TGA). Il allie expertise technique et passion pour une communication compréhensible. Depuis plus de cinq ans, il écrit en tant que rédacteur indépendant sur les énergies renouvelables et les modes de vie durables, en particulier sur le photovoltaïque et les pompes à chaleur.
Utiliser l'énergie solaire pour l'eau chaude, est-ce possible sans pompe à chaleur ? Toute personne disposant d'un système photovoltaïque peut convertir l'excédent d'énergie directement en eau chaude à l'aide d'une simple barre chauffante. Dans cet article, vous découvrirez comment fonctionne le système, combien il coûte et quand il en vaut la peine.
Qu'est-ce qu'un élément chauffant photovoltaïque et comment fonctionne-t-il ?
Une barre chauffante photovoltaïque est un élément chauffant électrique qui utilise l'énergie solaire d'un système photovoltaïque pour chauffer l'eau. L'élément chauffant se trouve directement dans le réservoir d'eau chaude ou réservoir tampon et est activé via un contrôleur ou un gestionnaire d'énergie dès que l'excédent de puissance photovoltaïque est disponible. Vous pouvez ainsi augmenter l'autoconsommation de l'installation photovoltaïque.
Conception du système : c'est ainsi que l'élément chauffant est intégré dans l'installation photovoltaïque
Un élément chauffant photovoltaïque peut être intégré dans une installation photovoltaïque de différentes manières. Il est essentiel que l'excédent d'énergie solaire soit utilisé spécifiquement pour chauffer l'eau.
Système DC
La solution la plus simple mais la plus exigeante sur le plan technique est le raccordement direct au générateur photovoltaïque (système DC). L'élément chauffant fonctionne directement avec le courant continu des modules solaires ; aucun onduleur n'est nécessaire. Cette variante permet de réduire les coûts et les pertes de conversion, mais exige que l'élément chauffant corresponde exactement à la tension des modules solaires. En règle générale, des éléments chauffants spéciaux à courant continu d'une tension nominale d'environ 120 à 350 volts sont utilisés à cette fin. Les modules alimentent l'électricité directement dans l'élément chauffant, qui chauffe l'eau directement dans le réservoir. Les composants de sécurité tels que les disjoncteurs à courant continu et la protection contre les surtensions sont absolument nécessaires, tout comme une conception soignée.
Système AC
Une alternative répandue consiste à se connecter via le réseau AC. Ici, l'énergie solaire est d'abord injectée dans le réseau domestique via un onduleur. La tige chauffante fonctionne alors à 230 volts, comme tout autre appareil électrique. Cette solution est facile à intégrer dans les systèmes photovoltaïques existants et permet d'utiliser l'énergie du réseau lorsque le rendement photovoltaïque est insuffisant. L'élément chauffant est installé dans le réservoir et allumé via un relais ou une minuterie. Le contrôle est souvent effectué manuellement ou à l'aide d'une technologie simple.
responsable de l'énergie
La solution la plus efficace et la plus pratique est l'intégration via un gestionnaire d'énergie ou une commande intelligente des éléments chauffants. Dans ce cas, un système intelligent surveille le flux d'électricité dans la maison et détecte quand le système photovoltaïque produit plus d'électricité qu'il n'en consomme actuellement. Dès qu'un excès est détecté, le système active l'élément chauffant. Cela évite d'injecter inutilement de l'électricité dans le réseau et augmente considérablement l'autoconsommation. Outre un élément chauffant et un accumulateur adaptés, cette variante nécessite également un gestionnaire d'énergie ou un système domestique intelligent qui communique avec l'onduleur.
Les trois variantes nécessitent des composants de base tels qu'un système photovoltaïque, un ballon d'eau chaude ou tampon et un élément chauffant adapté. Les différences résident dans la réglementation, les coûts d'installation et la flexibilité du système. La mise à niveau avec un gestionnaire d'énergie est la solution la plus pratique, en particulier pour les systèmes existants.
Combien coûte un élément chauffant photovoltaïque ?
Un élément chauffant photovoltaïque coûte au total entre 1 000 et 1 500 euros. L'élément chauffant lui-même coûte entre 200 et 600 euros, selon la version. Un contrôleur intelligent ou un gestionnaire d'énergie coûte 300 à 700 euros supplémentaires. L'installation par une entreprise spécialisée coûte généralement de 300 à 500 euros. Les coûts exacts dépendent du système de stockage existant, de l'installation photovoltaïque et du système de commande souhaité.
Quand est-ce qu'un élément chauffant à énergie photovoltaïque vaut la peine ?
Un élément chauffant à énergie photovoltaïque est intéressant si l'excédent d'énergie solaire est régulièrement disponible et peut être utilisé de manière rentable pour chauffer de l'eau. Il est particulièrement utile pour les installations photovoltaïques existantes nécessitant des besoins élevés en eau chaude, par exemple dans les ménages comptant quatre personnes ou plus ou lorsqu'un ballon tampon est disponible.
La comparaison des coûts suivante montre les performances du chauffage de l'eau chaude à l'énergie solaire par rapport au chauffage au gaz à condensation traditionnel. La base est une maison unifamiliale typique avec 4 personnes et un besoin annuel en eau chaude d'environ 73 000 litres.
Si vous faites bon usage de votre excédent photovoltaïque, vous pouvez réduire de manière significative les coûts énergétiques liés à l'eau chaude. Dans cet exemple, environ 200 euros par an. L'investissement est rentable au bout de 7 ans environ. Le facteur décisif est que l'installation photovoltaïque produit plus d'électricité que ce qui est consommé par le ménage pendant les mois ensoleillés. C'est la seule façon de faire fonctionner l'élément chauffant de manière économique.
De quelle quantité d'énergie photovoltaïque un élément chauffant a-t-il besoin ?
Une puissance photovoltaïque d'environ 1,5 à 3 kWp est suffisante pour chauffer l'eau à l'aide d'un élément chauffant dans une maison individuelle. Au moins 0,4 à 0,8 kWp de production photovoltaïque doivent être prévus pour chaque membre du ménage afin de disposer de suffisamment d'électricité pour le chauffage de l'eau.
Combien de temps faut-il à une barre chauffante pour chauffer de l'eau ?
Selon le débit et la quantité d'eau, une barre chauffante a besoin de 1,5 à 3 heures pour produire de l'eau chaude. Pour 150 litres d'eau de 10 °C à 50 °C, un élément chauffant de 3 kW prend environ 2,5 heures. La durée exacte dépend du volume, de la différence de température et de la capacité de chauffage.
Puis-je rénover une barre chauffante ?
Dans la plupart des cas, une barre chauffante peut être facilement installée ultérieurement. Une condition préalable est de disposer d'un ballon d'eau chaude ou d'un ballon tampon existant avec une ouverture à visser appropriée. Le raccordement électrique au système photovoltaïque ou au réseau domestique doit également être techniquement possible. Il est particulièrement facile d'équiper les systèmes de stockage modernes d'une connexion de secours.
L'élément chauffant peut-il être connecté directement à l'installation photovoltaïque ?
Une barre chauffante peut être connectée directement au système photovoltaïque si un élément chauffant DC approprié est utilisé. Il est alimenté directement par le courant continu des modules photovoltaïques sans onduleur. La condition préalable est que la tension et la puissance des modules correspondent à celles de la cartouche chauffante et que des mesures de protection appropriées, telles que des disjoncteurs à courant continu, soient en place.