Panneau photovoltaïque thermique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher

Un panneau photovoltaïque thermique (PV-T) ou panneau solaire hybride ou Photovoltaic thermal hybrid solar collector pour les anglophones, est un dispositif « hybride » conçu pour à la fois produire de l'électricité photovoltaïque et recueillir l'énergie thermique provenant du Soleil pour la transmettre à un fluide caloporteur.

Principes[modifier | modifier le code]

Les éléments photovoltaïques (cellules PV, typiquement au silicium dopé) transforment la lumière solaire (du domaine visible) en différence de potentiel et courant électrique, tandis que la partie capteur thermique (absorbeur ou "concentrateur"...) récupère l’énergie calorique envoyée par le soleil (notamment le rayonnement infra-rouge habituellement perdu sous forme de chaleur dispersée par le panneau) via un fluide caloporteur (air ou eau/glycol, injecté par une pompe dont le fonctionnement est alimenté par l'électricité).

L'électricité produite peut être utilisée en local immédiatement ou après stockage (batterie), ou être injectée sur le réseau électrique (revente/rachat).

La chaleur produite peut être connectée à toute installation thermique classique, utilisée pour le chauffage ou préchauffage d'air ou d'eau domestique (eau chaude sanitaire, piscine, ...), une unité de séchage,...

Avantages[modifier | modifier le code]

Le rendement énergétique global est considérablement augmenté (70-90 %) par rapport à celui des panneau PV (12-20 %), principalement en raison de la composante thermique (qui valorise l'irradiation IR non exploitée en PV seul - 46 % du total).

En outre, le captage thermique a deux effets favorables sur la production électrique :

  • Les cellules photovoltaïques fonctionnement mieux. En effet leur couleur foncée fait qu'elles s'échauffent au soleil, or leur rendement de production électrique diminue avec la chaleur, notamment au dessus de 45°C. Dans un panneau PV-T, le collecteur de chaleur capte les calories solaires ce qui refroidit les cellules PV et augmente leur production notamment lors des pics d'insolation. la chaleur est injectée dans un accumulateur (circuit fermé eau/glycol en général) grâce au courant produit par les cellules photovoltaïques ; cela améliore significativement la production électrique (de 15 % environ en région parisienne selon les fabricants[1]).
  • Le refroidissement permanent des panneaux améliore leur durée de vie et leur efficience (augmentation du COP des pompes à chaleur quand une pompe à chaleur est associée).

Ces avantages se manifestent en particulier pour les panneaux en position centrale sur un toit.

Le coût égal d'installation d'un panneau hybride est réduit par rapport à celui d'un panneau solaire PV et d'un panneau solaire Thermique.

Un panneau hybride PV-T peut fonctionner plus rapidement en cas de neige (ou de givre ou buée) l'occultant: celle-ci peut être éliminée en faisant circuler le fluide caloporteur en sens inverse. Le panneau PV-T participe en outre en période de canicule à diminuer la chaleur dans les combles de l'habitat, par refroidissement de la toiture.

Installation[modifier | modifier le code]

L'installation des panneaux PV-T comporte :

  • comme tout panneau solaire, la fixation des panneaux (usuellement, sur le toit)
  • comme tout panneau PV, l'installation de câbles électriques et équipements en aval (onduleur,...),
  • comme tout panneau thermique, un circuit de ventilation, si refroidissement par air, ou un circuit hydraulique avec accumulateur d'eau chaude (si le panneau PV-T est raccordé en direct à un système d'eau chaude disponible au robinet (et non pour le seul chauffage), il est obligatoire de raccorder, en sortie du stock, un mitigeur thermostatique de sécurité, afin que l'on ne puisse pas se brûler avec une eau trop chaude.

Système commerciaux[modifier | modifier le code]

Plusieurs fabricants français proposent des panneaux hybrides: Sillia (avec un absorbeur en Cuivre), ABCD Intl, DualSun (avec un absorbeur en Aluminium laminé), ainsi que Cogen'air (refroidissement par air).

Références[modifier | modifier le code]

  1. http://www.concept-vent-solair.com/panneaux-solaire-pv-t-universel/ Newsletter de Concept Vent Sol'air], 2011-11-16

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Dupeyrat P, Pabiou H, Kwiatkowski G, Ménézo C (2011) Optimisation de la conversion solaire grâce au concept de capteur hybride photovoltaïque-thermique. Conférence SFT
  • Dupeyrat P, Pabiou H, Kwiatowski J & Menezo C (2011) Optimisation de la conversion solaire grâce au concept de capteur hybride photovoltaïque-thermique (PDF, 6pp)
  • Fraisse G, Ménézo C & Johannes k (2007), Energy performance of water hybrid PV/T collectors applied to combisystems of Direct Solar Floor type. Solar Energy, Volume 81, Issue 11, Nov. 2007, Pages 1426-1438.
  • Touafek K (2005) Étude d'un Capteur Solaire Hybride Photovoltaïque Thermique. Mémoire de magister, École Nationale Polytechnique, Alger.
  • Touafek K, Malek A & Haddadi M (2006) http://www.cder.dz/download/Art9_3-4.pdf Étude expérimentale du capteur hybride photovoltaïque thermique]. Revue des énergies renouvelables, 9(3), 143-154 (http://www.cder.dz/download/Art9_3-4.pdf résumé]).
  • Touafek K, Haddadi M, Malek A & Bendaikha-Touafek W (2008) Simulation numérique du comportement thermique du capteur hybride solaire photovoltaïque thermique Revue des Energies Renouvelables, 11(1), 153-165.
  • Dupeyrat P, Bai Y & Menezo C (2011) Performances énergétiques de capteurs solaires hybrides PV-T pour la production d’eau chaude sanitaire. In Proceedings of the Annual conference of Societe France de Thermique (SFT).
  • Coventry JS, Lovegrove K (2003) Development of an approach to compare the ‘value’ of electrical and thermal output from a domestic PV/thermal system. Solar Energy, Volume 75, Issue 1, July 2003, Pages 63-72.