Moins que la plupart des gens ne le craignent. Un capteur plein sud incliné de 30–50° est l'optimum annuel, mais toute orientation à moins de 45° du sud ne perd que 5–8 % de la production, et un toit plein est ou plein ouest fournit encore 75–80 %. L'inclinaison règle surtout l'équilibre saisonnier : un capteur plus redressé, à 45–55°, échange un surplus d'été inutilisable contre de la chaleur d'hiver utilisable.
Quelles sont l'orientation et l'inclinaison optimales d'un capteur solaire ?
Plein sud dans l'hémisphère nord, avec une inclinaison à peu près égale à la latitude du site : 30–40° dans le sud de l'Europe, 40–50° au Royaume-Uni, en Allemagne et en Pologne. C'est l'optimum de productivité annuelle. Pour l'eau chaude sanitaire, ce n'est que rarement l'optimum que l'on recherche réellement : comme le besoin en ECS est constant toute l'année alors que l'irradiation ne l'est pas, incliner davantage que l'optimum annuel échange un surplus d'été inutilisable contre de la chaleur d'hiver utile.
Combien perd-on avec une orientation est ou ouest ?
Bien moins que la plupart des particuliers ne le pensent. La production ne diminue que doucement lorsque le capteur s'écarte du sud : les 30 premiers degrés ne coûtent presque rien.
| Orientation | Écart par rapport au sud | Production annuelle typique |
|---|---|---|
| Sud | 0° | 100 % |
| SSE / SSO | 22° | 97–99 % |
| Sud-est / sud-ouest | 45° | 92–95 % |
| ESE / OSO | 67° | 84–88 % |
| Plein est / plein ouest | 90° | 75–80 % |
L'inclinaison est encore plus tolérante : toute valeur entre 20° et 60° reste à environ 10 % de l'optimum en Europe centrale. Une toiture en pente standard de 35–45° est suffisamment proche pour qu'un châssis d'inclinaison ne rentabilise presque jamais son coût.
Pourquoi la meilleure inclinaison pour l'eau chaude est-elle plus redressée que pour le PV ?
Parce que les deux technologies n'optimisent pas la même chose. Le photovoltaïque injecte ou compense tout ce qu'il produit : plus de kilowattheures annuels est donc toujours préférable et l'optimum annuel l'emporte. Le solaire thermique, lui, ne peut stocker sa chaleur que dans un ballon, qui est déjà chaud en juillet : un capteur plus redressé, à 45–55° en Europe centrale, améliore donc le taux de couverture solaire, même s'il intercepte moins de rayonnement total sur l'année.
Une inclinaison plus forte a deux effets secondaires utiles. Elle évacue la neige plus vite, et elle réduit la surchauffe estivale en augmentant l'angle d'incidence en juillet, ce qui diminue le nombre d'épisodes de stagnation que le fluide doit supporter.
Pour un système solaire combiné qui contribue au chauffage des locaux, allez encore plus loin dans l'inclinaison, 55–70° voire une pose verticale en façade, afin d'accorder l'angle du soleil d'hiver au besoin d'hiver.
L'ombrage compte-t-il plus que l'orientation ?
Oui, et de loin. Une cheminée, une lucarne ou un simple conifère qui ombrage une partie du champ entre 10 h 00 et 14 h 00 coûte plus de production que de tourner tout le champ de 45° par rapport au sud. Un capteur thermique ombragé perd à peu près en proportion de la surface ombragée, plus doucement qu'un string photovoltaïque, qui peut s'effondrer à cause d'une seule cellule ombragée, mais il le perd en milieu de journée, au moment où le capteur devrait faire l'essentiel de son travail.
Étudiez l'ombrage avant de discuter de l'inclinaison. C'est en plein hiver, quand le soleil est le plus bas, qu'une étude d'ombrage dit la vérité.
Et les toits plats, les murs et la pose au sol ?
Les trois fonctionnent. Sur un toit plat, les capteurs se posent sur des châssis inclinés à 30–45°, avec des rangées espacées de 2 à 2,5 fois la hauteur du capteur pour qu'elles ne se fassent pas d'ombre en hiver, et un lestage ou des fixations prévus pour la zone de vent locale ; en contrepartie, le toit plat permet de choisir une orientation parfaite, ce qu'une toiture en pente n'offre jamais.
La pose murale à 90° est une vraie option aux latitudes nordiques pour les systèmes de chauffage des locaux, et supprime tout percement de toiture. La pose au sol élimine toute question d'accès et de charge, au prix de trajets de tuyauterie plus longs, et chaque mètre supplémentaire de tuyauterie primaire perd de la chaleur deux fois par jour.
Un champ réparti est et ouest, la moitié des capteurs sur chaque versant, abandonne environ 20 % de la production annuelle mais double la surface utilisable et aplatit la courbe quotidienne, ce qui convient à un foyer qui puise de l'eau chaude le matin et le soir plutôt qu'à midi. Solimpeks exporte des capteurs dans plus de 96 pays. Lorsqu'un seul versant ne peut pas accueillir la surface requise, le champ réparti est la bonne réponse.
Questions fréquentes
Les panneaux solaires thermiques exigent-ils un toit orienté au sud ?
Non. À moins de 45° du sud, la perte annuelle n'est que de 5–8 %, et même un toit plein est ou plein ouest fournit 75–80 % de la production d'une orientation sud. L'ombrage et la surface de capteurs comptent bien plus que la direction exacte de la boussole.
Quel angle donner aux panneaux d'un chauffe-eau solaire ?
À peu près la latitude du site pour une production annuelle maximale : 30–40° dans le sud de l'Europe et 40–50° plus au nord. Pour l'eau chaude seule, 5–10° de plus améliorent le taux de couverture solaire utile en déplaçant la production hors du pic estival gaspillé.
Peut-on poser des capteurs solaires à plat ou à l'horizontale ?
C'est possible mais c'est une mauvaise pratique. Un capteur horizontal retient la saleté et l'eau stagnante, se vidange mal et perd beaucoup en hiver lorsque le soleil est bas. Gardez au moins 15–20° d'inclinaison sur toute installation permanente.
Un champ réparti est-ouest en vaut-il la peine ?
Oui, lorsqu'un seul versant ne peut pas accueillir la surface requise. La répartition coûte environ 20 % de production annuelle mais double la surface disponible et produit une courbe quotidienne plus plate, ce qui convient aux foyers qui puisent l'eau chaude le matin et le soir.
Combien l'ombrage coûte-t-il en production ?
Bien plus que l'orientation. Un ombrage en milieu de journée supprime les heures où le capteur produit l'essentiel de sa chaleur : l'ombre d'une cheminée peut donc peser plus que de tourner tout le champ de 45° par rapport au sud. Étudiez toujours l'ombrage en plein hiver.