FAQ panneau hybride PVT

Oui. Un panneau hybride PVT (photovoltaïque-thermique) associe un absorbeur solaire thermique au dos d'un stratifié photovoltaïque classique : un seul panneau envoie ainsi de l'électricité à l'onduleur et de la chaleur à un ballon ou à une pompe à chaleur. Il s'agit d'une catégorie de produits établie et certifiée, et non d'un prototype : la partie thermique est testée selon l'EN ISO 9806 et la partie électrique selon les normes IEC 61215 et IEC 61730. Solimpeks conçoit et fabrique ses propres panneaux hybrides PV-T depuis 2008.

La lumière du soleil frappe les cellules photovoltaïques : environ un cinquième devient de l'électricité et la majeure partie du reste devient de la chaleur. Un circuit de fluide (eau et glycol dans des canaux en cuivre ou en aluminium collés au dos du stratifié) évacue cette chaleur vers un stockage ou une pompe à chaleur, et les cellules fonctionnent ainsi plus froides. Comme le silicium cristallin perd en puissance lorsqu'il chauffe, le même panneau y gagne un peu sur les deux plans. Le mécanisme est présenté à la rubrique [capteur hybride PVT](knowledge/glossary/pvt-hybrid-collector).

Par mètre carré de toiture, clairement oui ; par euro dépensé pour la seule électricité, non. Un panneau PVT produit de l'électricité dans la même plage qu'un module photovoltaïque équivalent et y ajoute de la chaleur utile, mais il coûte plus cher, nécessite un circuit hydraulique et ne s'amortit que s'il existe un véritable besoin de chaleur pour absorber la production. Le PVT l'emporte là où la surface de toiture est la ressource rare et où la chaleur est nécessaire toute l'année.

Dans les conditions de l'Europe centrale, un panneau PVT ajoute généralement 200 à 350 kWh de chaleur utile par m² et par an aux 160 à 220 kWh d'électricité par m² que produirait un module photovoltaïque de même surface, soit environ deux à trois fois plus d'énergie utile totale sur la même toiture. Méfiez-vous des affirmations tapageuses de cinq ou six fois plus d'énergie : elles mettent sur le même plan, kilowattheure pour kilowattheure, la chaleur basse température et l'électricité, ce qui n'est pas une comparaison équitable.

Comme valeur combinée instantanée, oui : avec un circuit froid, un panneau PVT non vitré peut convertir 70 à 80 % de l'irradiance qu'il reçoit en électricité et en chaleur à basse température à cet instant. Ce chiffre n'est pas comparable au rendement d'environ 20 % d'un module photovoltaïque, car l'essentiel de ces 80 % est de la chaleur à 20–40 °C et non de l'électricité. Les productions annuelles d'un système sont toujours bien inférieures à la valeur instantanée de pointe.

Trois tiennent dans la pratique : plus d'énergie totale par mètre carré de toiture, des cellules plus froides et donc un léger gain électrique et, lorsqu'il sert de source à une pompe à chaleur, un apport de chaleur qui ne nécessite ni forage, ni unité extérieure à ventilateur, ni champ de capteurs distinct. Un seul système de fixation et un seul jeu de percements de toiture servent les deux productions, ce qui simplifie l'installation.

Trois points à prévoir : un prix par panneau supérieur à celui du photovoltaïque, compensé par l'obtention de chaleur et d'électricité sur la même surface de toiture ; un circuit hydraulique avec l'entretien que suppose toute boucle solaire (contrôle du glycol, vase d'expansion, pompe, régulateur) ; et la nécessité d'un besoin de chaleur réel, car la chaleur inutilisée n'est jamais récupérée, ce qui explique que le PVT soit prescrit pour des bâtiments ayant des besoins d'eau chaude toute l'année ou comme source de pompe à chaleur. Demander au panneau de l'eau chaude à haute température fait fonctionner les cellules plus chaudes : les systèmes PVT sont donc conçus autour de basses températures de circuit.

Oui, lorsque la place en toiture est limitée et que les besoins de chaleur durent toute l'année, et surtout lorsqu'une pompe à chaleur utilise les panneaux comme source, en remplaçant l'unité extérieure à ventilateur ou un forage. Sur une grande toiture avec des besoins d'eau chaude modestes, des capteurs photovoltaïques et solaires thermiques séparés peuvent fournir la même énergie pour moins cher : la surface de toiture et la charge tranchent donc. L'arbitrage est détaillé dans [PVT ou capteurs photovoltaïques et solaires thermiques séparés](knowledge/questions/pvt-vs-separate-pv-and-solar-thermal).

Elle dépend du type de panneau, et pas seulement du soleil. Un panneau non vitré (WISC) est un dispositif basse température qui fonctionne mieux lorsque le fluide qui y entre est à la température ambiante ou en dessous, et il fournit en pratique de la chaleur utile dans une plage d'environ 0 à 40 °C, précisément ce que veulent un évaporateur de pompe à chaleur, une piscine ou un ballon de préchauffage. Un panneau PVT vitré se comporte comme un capteur plan et peut porter un stockage à 60 °C et plus, au prix de cellules plus chaudes et d'une production électrique plus faible.

Beaucoup plus basse que celle d'un capteur classique si le panneau est non vitré : sans vitrage ni isolation en face avant, sa température maximale sans circulation reste inférieure à environ 100 °C, ce qui explique que des composants en aluminium et en polymère soient acceptables dans ces panneaux. Un panneau PVT vitré est un cas différent : l'isolation avant et arrière peut le faire dépasser 150 °C, de sorte que les matériaux, le fluide et le [vase d'expansion](knowledge/glossary/expansion-vessel) doivent tous être spécifiés en conséquence. À comparer aux 170–200 °C qu'atteint un capteur plan vitré en [stagnation](knowledge/glossary/stagnation-temperature).

Elle est fixée par l'antigel plutôt que par le panneau. Les panneaux PVT non vitrés utilisés comme source de pompe à chaleur fonctionnent couramment sous 0 °C par conception, et un mélange de propylène glycol à environ 40 % en volume protège jusqu'à environ −20 °C. Vérifiez la température minimale de fonctionnement déclarée par le fabricant et adaptez la concentration en [propylène glycol](knowledge/glossary/propylene-glycol) à la nuit de dimensionnement la plus froide de votre site.

La partie photovoltaïque fonctionne dès qu'il y a de la lumière du jour, et la partie thermique continue de fonctionner d'une façon qu'un capteur ordinaire ne peut pas. Comme un panneau PVT non vitré échange de la chaleur avec l'air ambiant autant qu'avec le soleil, il peut encore relever la boucle de source d'une pompe à chaleur par un jour d'hiver gris, et même après le coucher du soleil, dès que l'air est plus chaud que la boucle. La production directe d'eau chaude, elle, s'effondre en hiver, ce qui explique que les systèmes PVT pour climats froids soient conçus autour d'une pompe à chaleur plutôt qu'autour de la production directe d'eau chaude.

Oui : un champ PVT non vitré peut remplacer le forage d'un système géothermique ou l'unité extérieure à ventilateur d'un système aérothermique, en alimentant une pompe à chaleur eau glycolée/eau. Le champ doit alors être dimensionné sur la demande de l'évaporateur de la pompe à chaleur plutôt que sur les besoins en eau chaude, et la plupart des conceptions ajoutent du volume côté source pour que la boucle tienne pendant les passages nuageux. L'architecture est décrite dans [comment un panneau PVT alimente une pompe à chaleur](knowledge/questions/how-does-a-pvt-panel-feed-a-heat-pump).

Comme valeur indicative de dimensionnement, comptez environ 2 à 3 m² de PVT non vitré par kW de puissance calorifique de la pompe à chaleur, à confirmer ensuite par une simulation du système. Le chiffre réel dépend du climat local, des coefficients de performance certifiés du panneau et de la question de savoir si le champ doit couvrir toute la charge de l'évaporateur ou fonctionne avec une seconde source. Une source solaire pour pompe à chaleur ne doit jamais être dimensionnée à partir d'une seule règle empirique.

Oui, et c'est normal. Lorsque le circuit fonctionne sous le point de rosée, le panneau recueille de la condensation, et sous 0 °C celle-ci devient du givre, qui apporte de la chaleur latente à la boucle de source en se formant. Il disparaît généralement de lui-même avec le soleil ou la hausse de la température de l'air, et certains régulateurs lancent un court [dégivrage](knowledge/glossary/defrost-cycle) actif avec du fluide chaud issu du stockage ; contrairement à une unité aérothermique, il n'y a ni ventilateur ni bruit.

Adaptez le panneau à la température à laquelle son circuit fonctionnera. Un panneau non vitré non isolé ou à ailettes échange librement de la chaleur avec l'air, ce qui est exactement ce que l'on veut pour une boucle de source de pompe à chaleur fonctionnant près de la température ambiante ou en dessous, car il peut alors récolter la chaleur ambiante lorsque le soleil est faible. Un panneau isolé ou vitré retient la chaleur et n'est le bon choix que lorsque le circuit doit fonctionner bien au-dessus de la température ambiante, comme pour l'eau chaude directe.

Une vitre avant, un encapsulant et des cellules cristallines comme dans tout module photovoltaïque ; derrière, un échangeur de chaleur à canaux en cuivre ou en aluminium (souvent une tôle roll-bond sur toute la surface) collé au stratifié ; une isolation arrière dans les types vitrés ; un cadre ; et des raccordements hydrauliques à chaque extrémité. La partie électrique aboutit à une boîte de jonction avec des connecteurs photovoltaïques standard : le panneau se câble donc dans une chaîne ordinaire comme n'importe quel module.

Ils ont besoin d'antigel, généralement un mélange d'eau et de propylène glycol de 33 à 45 % en volume, car un circuit de toiture laissé en eau pure gèlera et fera éclater l'absorbeur. Les panneaux utilisés comme source de pompe à chaleur fonctionnent délibérément sous 0 °C : le glycol est donc une exigence de conception et non une assurance hivernale. Faites contrôler la concentration et le pH du fluide tous les 2 à 3 ans.

Le risque est faible, et c'est une propriété testée plutôt qu'une question d'opinion. La norme [ISO 9806](knowledge/glossary/iso-9806) soumet les capteurs à un essai de choc thermique externe (de l'eau froide pulvérisée sur un capteur chaud) et à un essai de choc thermique interne dans lequel du fluide froid est injecté dans un capteur en stagnation, et un panneau certifié doit survivre aux deux sans dommage. Les panneaux PVT non vitrés sont les moins exposés de tous, car ils n'atteignent jamais les températures d'un capteur vitré.

La boucle perd de la pression, le manomètre et le vase d'expansion l'indiquent, et un régulateur correctement configuré arrête la pompe avant que le panneau ne soit à sec. Le fluide est un mélange de propylène glycol de faible toxicité, mais il doit tout de même être tenu à l'écart des égouts et des cours d'eau. En pratique, la grande majorité des fuites se produisent aux raccords à compression et aux raccords flexibles plutôt que dans l'absorbeur lui-même.

Seulement si le fabricant le déclare. Un [système autovidangeable (drain-back)](knowledge/glossary/drain-back-system) exige que chaque partie de l'absorbeur et de la tuyauterie se vide par gravité, ce qui impose une géométrie de canaux interne adaptée et une pente continue du panneau jusqu'au réservoir de vidange. De nombreux absorbeurs PVT ne peuvent pas se vidanger entièrement d'eux-mêmes : confirmez-le par écrit plutôt que de le supposer.

Sur le plan électrique, oui : le stratifié photovoltaïque produit de l'électricité, que du fluide circule ou non derrière lui. Mais un circuit thermique inutilisé doit tout de même être laissé dans un état défini, rempli et sous pression ou entièrement vidangé, selon les instructions du fabricant. Le PVT tire sa valeur de l'utilisation des deux productions : il est donc prescrit pour des bâtiments ayant un besoin de chaleur ou une pompe à chaleur à alimenter.

La surface hors tout correspond aux dimensions extérieures totales du panneau, tandis que la [surface d'entrée (surface d'ouverture)](knowledge/glossary/aperture-area) est la surface plus petite par laquelle le rayonnement atteint réellement l'absorbeur. Les données de performance certifiées sont toujours publiées par rapport à une surface de référence indiquée : deux devis peuvent donc sembler très différents simplement parce que l'un indique des mètres carrés hors tout et l'autre des mètres carrés d'entrée. Comparez la production annuelle en kWh plutôt que la surface, et vérifiez quelle référence les chiffres utilisent.

WISC signifie « wind and infrared sensitive collector » (capteur sensible au vent et à l'infrarouge) : c'est le terme des normes d'essai pour un capteur sans vitre avant, dont la production dépend de la vitesse du vent et du rayonnement de grande longueur d'onde autant que de l'ensoleillement. L'EN ISO 9806 teste ces capteurs dans des conditions de vent définies et publie pour eux des coefficients supplémentaires, ce qui explique qu'une fiche technique de capteur non vitré comporte plus de paramètres que celle d'un capteur vitré. La plupart des panneaux PVT vendus pour un usage avec pompe à chaleur sont des WISC, et le certificat [Solar Keymark](knowledge/glossary/solar-keymark) l'indique explicitement.

Comptez 25 ans, soit la même durée de vie de conception que le module photovoltaïque dont il est issu. Les deux régimes de certification incluent le vieillissement : l'IEC 61215 applique au stratifié des essais de chaleur humide, d'humidité-gel et de cyclage thermique, et l'EN ISO 9806 ajoute à la partie thermique des essais d'exposition, de stagnation et de choc thermique. L'entretien suit le calendrier ordinaire d'une boucle solaire (glycol tous les 2 à 3 ans et contrôle visuel après une grêle violente), comme le détaille [la durée de vie des capteurs solaires](knowledge/questions/how-long-do-solar-collectors-last).

Jugez-les d'après les certificats plutôt que d'après le prix. Demandez les paramètres thermiques EN ISO 9806 qui sous-tendent un certificat Solar Keymark ainsi que les données électriques IEC 61215 et IEC 61730 ; un fournisseur incapable de produire les deux vend un panneau qui ne peut pas être comparé et qui, dans plusieurs pays, ne peut pas être subventionné. Deux panneaux visuellement identiques peuvent présenter des écarts de production annuelle à deux chiffres, en pourcentage.

Tout ballon indirect dont le serpentin est dimensionné pour une source de chaleur basse température, ou un ballon tampon au service de la pompe à chaleur. Comme le PVT non vitré fournit de la chaleur à température modeste, la surface d'échange de l'échangeur compte plus que le volume, pour la même raison que les ballons de pompe à chaleur utilisent des serpentins bien plus grands que les ballons de chaudière. Dans les systèmes PVT avec pompe à chaleur, les panneaux alimentent généralement le côté source de la pompe à chaleur, et le ballon est alors spécifié pour la pompe à chaleur, comme l'expose le [guide des ballons de stockage thermique](knowledge/guides/thermal-storage-tanks-complete-guide).

Oui. Dans l'UE, les modules photovoltaïques et les onduleurs relèvent de la directive DEEE (2012/19/UE) : les producteurs doivent donc financer la reprise et le recyclage, et le verre, le cadre en aluminium et l'absorbeur en cuivre ou en aluminium d'un panneau PVT entrent tous dans des filières de recyclage conventionnelles. Demandez à un fournisseur auprès de quel dispositif national de conformité DEEE il est enregistré : c'est une question légitime au stade de l'appel d'offres.

Les circuits solaires utilisent du propylène glycol plutôt que de l'éthylène glycol, toxique, car il est facilement biodégradable et de faible toxicité, pour la même raison qu'il est admis dans les usages alimentaires et pharmaceutiques. Un circuit domestique ne contient que quelques dizaines de litres, et le fluide vidangé doit être déposé dans un point de collecte de produits chimiques ou d'huiles usagées, jamais à l'égout. Les additifs inhibiteurs diffèrent selon les produits : éliminez donc le fluide comme l'indique la fiche de données de sécurité du fabricant.