Qu’est-ce qu’un système solaire combiné et ses avantages

Dans un monde où la transition énergétique devient une priorité, les systèmes solaires combinés représentent une solution innovante et efficace pour optimiser l’utilisation de l’énergie solaire. Combinant production de chaleur et d’électricité, ces installations offrent une réponse adaptée aux défis énergétiques contemporains. Cet article vous explique en détail ce qu’est un système solaire combiné, son fonctionnement, ses avantages et comment il peut transformer votre consommation énergétique tout en contribuant à la protection de l’environnement.

Qu’est-ce qu’un système solaire combiné ? Définition et principes fondamentaux

Un système solaire combiné (SSC) est une installation énergétique qui exploite l’énergie solaire pour produire simultanément de la chaleur (énergie thermique) et de l’électricité (énergie photovoltaïque). Cette technologie hybride représente une avancée significative dans l’utilisation des énergies renouvelables, permettant de maximiser le rendement énergétique sur une même surface.

Les composants essentiels d’un système solaire combiné

Un système solaire combiné comprend plusieurs éléments clés qui fonctionnent en synergie :

• Des capteurs solaires thermiques qui absorbent la chaleur du soleil
• Des panneaux photovoltaïques qui convertissent la lumière en électricité
• Un ballon de stockage qui conserve l’eau chaude produite
• Un système de régulation qui optimise les flux d’énergie
• Un circuit hydraulique qui distribue la chaleur dans l’habitat
• Un système d’appoint pour les périodes de faible ensoleillement

Fonctionnement d’un système solaire combiné

Le fonctionnement d’un système solaire combiné repose sur un principe simple mais ingénieux. Les capteurs thermiques récupèrent la chaleur du rayonnement solaire pour chauffer un fluide caloporteur (généralement de l’eau glycolée) qui circule vers un ballon de stockage. Cette chaleur est ensuite distribuée dans l’habitat via un circuit de chauffage central et utilisée pour l’eau chaude sanitaire.

En parallèle, les panneaux photovoltaïques transforment directement la lumière du soleil en électricité, qui peut être utilisée immédiatement dans la maison, stockée dans des batteries ou revendue au réseau électrique.

Les avantages des systèmes solaires combinés : efficacité et écologie

L’adoption d’un système solaire combiné présente de nombreux avantages tant sur le plan énergétique qu’environnemental, expliquant leur popularité croissante.

Efficacité énergétique maximisée

Le principal atout d’un système solaire combiné réside dans son excellente efficacité énergétique. Selon les données récentes, ces systèmes peuvent couvrir jusqu’à 60% des besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire d’un logement, tout en produisant une quantité significative d’électricité. Cette performance s’explique par l’utilisation optimale de la surface disponible et par la complémentarité des deux technologies.

D’après Effy.fr, dans un article daté du 22 avril 2024, on observe une croissance impressionnante de 79% des installations photovoltaïques en 2024 par rapport à l’année précédente, témoignant de l’intérêt grandissant pour ces solutions énergétiques.

Réduction significative des émissions de carbone

En substituant les énergies fossiles par l’énergie solaire, les systèmes solaires combinés contribuent substantiellement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Un foyer équipé d’un tel système peut réduire son empreinte carbone de plusieurs tonnes de CO₂ par an, participant ainsi activement à la lutte contre le changement climatique.

Autonomie énergétique accrue

L’installation d’un système solaire combiné permet d’augmenter considérablement l’autonomie énergétique d’un bâtiment. Comme le rapporte pv magazine France dans son article du 13 février 2025 intitulé « Une unité d’habitation autonome alimentée par l’énergie solaire », ces systèmes peuvent transformer un logement standard en une unité quasi autonome sur le plan énergétique, réduisant ainsi la dépendance aux fournisseurs d’énergie traditionnels.

Cette autonomie constitue un rempart efficace contre la volatilité des prix de l’énergie et garantit une sécurité énergétique appréciable, particulièrement dans les zones rurales ou isolées.

Applications des systèmes solaires combinés dans différents secteurs

Les systèmes solaires combinés trouvent des applications dans divers secteurs, s’adaptant à différentes échelles et besoins énergétiques.

Dans le secteur résidentiel

Le secteur résidentiel constitue le principal domaine d’application des systèmes solaires combinés. Ces installations s’intègrent parfaitement aux maisons individuelles, aux petits immeubles collectifs et aux résidences, où elles peuvent couvrir une part importante des besoins en chauffage, en eau chaude sanitaire et en électricité.

Pour une maison individuelle de taille moyenne (environ 100-120 m²), un système solaire combiné bien dimensionné peut assurer :

Dans le secteur tertiaire et commercial

Les bâtiments commerciaux, bureaux, hôtels et établissements scolaires représentent également d’excellents candidats pour l’installation de systèmes solaires combinés. Leur consommation énergétique importante et régulière permet d’optimiser le dimensionnement et la rentabilité de ces systèmes.

Dans ces contextes, les systèmes solaires combinés peuvent être intégrés à des solutions de gestion énergétique intelligente, maximisant ainsi leur efficacité et leur impact économique.

Applications industrielles

Le secteur industriel, grand consommateur d’énergie, peut également bénéficier des systèmes solaires combinés, particulièrement pour les processus nécessitant simultanément de la chaleur et de l’électricité. Comme l’indique pv magazine France dans son article du 28 juillet 2023 sur « l’hybridation PV, stockage au sable et énergie thermique solaire pour la production de vapeur », ces systèmes peuvent alimenter efficacement des processus industriels complexes.

L’industrie agroalimentaire, textile ou chimique, qui utilise de grandes quantités d’eau chaude ou de vapeur, constitue un terrain d’application particulièrement propice pour ces technologies.

Comparaison avec d’autres systèmes énergétiques

Pour évaluer pleinement l’intérêt des systèmes solaires combinés, il est essentiel de les comparer aux autres solutions énergétiques disponibles sur le marché.

Systèmes solaires combinés vs systèmes photovoltaïques simples

Contrairement aux systèmes photovoltaïques classiques qui ne produisent que de l’électricité, les systèmes solaires combinés offrent une double valorisation de l’énergie solaire. Cette différence fondamentale se traduit par une efficacité globale supérieure et une meilleure rentabilité à long terme.

En effet, tandis qu’un panneau photovoltaïque standard convertit environ 15-22% de l’énergie solaire en électricité, un système combiné peut atteindre un taux d’utilisation global de l’énergie solaire supérieur à 60%, en additionnant la production électrique et thermique.

Systèmes solaires combinés vs chauffages traditionnels

Par rapport aux systèmes de chauffage conventionnels (chaudières à gaz, fioul ou électriques), les systèmes solaires combinés présentent l’avantage majeur d’utiliser une énergie renouvelable et gratuite. Bien que l’investissement initial soit plus élevé, les coûts d’exploitation sont considérablement réduits sur le long terme.

Comme le souligne Batirama.com dans son article du 14 septembre 2022 « Chauffage green – Hargassner se lance dans le mix énergétique bois », les systèmes hybrides associant solaire et biomasse représentent une alternative particulièrement intéressante aux systèmes traditionnels, combinant les avantages des deux technologies renouvelables.

Place dans le mix énergétique global

Les systèmes solaires combinés s’inscrivent parfaitement dans la perspective d’un mix énergétique diversifié et décarboné. Ils peuvent coexister avec d’autres technologies comme l’illustre l’article de Révolution Énergétique du 6 février 2024 évoquant « le premier concept de centrale hybride nucléaire et solaire ».

Cette complémentarité entre différentes sources d’énergie permet d’optimiser la production en fonction des conditions climatiques et des besoins spécifiques, contribuant ainsi à la stabilité et à la résilience du système énergétique global.

Impact environnemental des systèmes solaires combinés

L’analyse de l’impact environnemental des systèmes solaires combinés révèle des bénéfices significatifs, mais également quelques points d’attention.

Bilan carbone et cycle de vie

Sur l’ensemble de leur cycle de vie, les systèmes solaires combinés présentent un bilan carbone particulièrement favorable. Si la fabrication des composants (notamment les panneaux photovoltaïques) génère une empreinte carbone initiale, celle-ci est rapidement compensée par les économies d’énergie fossile réalisées pendant la phase d’exploitation.

Selon les études récentes, le temps de retour énergétique (durée nécessaire pour que le système produise l’équivalent de l’énergie consommée pour sa fabrication) se situe entre 1 et 3 ans, pour une durée de vie totale d’environ 25 à 30 ans.

Utilisation des ressources et recyclabilité

La question des ressources utilisées pour la fabrication des systèmes solaires combinés et leur recyclage en fin de vie constitue un enjeu environnemental important. Les progrès réalisés en matière d’écoconception permettent aujourd’hui de limiter l’utilisation de matériaux rares ou toxiques et d’améliorer la recyclabilité des composants.

En France, la filière de recyclage des panneaux photovoltaïques est bien structurée, avec un taux de valorisation qui dépasse 95% pour les panneaux en fin de vie. Les capteurs thermiques, composés principalement de verre, d’aluminium et de cuivre, sont également largement recyclables.

Intégration paysagère et biodiversité

L’impact visuel et l’intégration paysagère des systèmes solaires combinés représentent parfois un défi, particulièrement dans les zones à forte valeur patrimoniale. Des solutions innovantes d’intégration architecturale (tuiles solaires, façades actives, etc.) permettent cependant de réduire cet impact tout en maintenant les performances énergétiques.

Concernant la biodiversité, des études ont montré que les installations solaires bien conçues peuvent coexister avec la faune et la flore locales, voire constituer des refuges pour certaines espèces lorsqu’elles sont associées à des aménagements spécifiques (végétalisation partielle, nichoirs, etc.).

Technologies associées et innovations récentes

Le secteur des systèmes solaires combinés bénéficie de nombreuses innovations technologiques qui en améliorent constamment les performances et l’attrait économique.

Amélioration des rendements photovoltaïques et thermiques

Les recherches actuelles visent à optimiser simultanément les rendements photovoltaïques et thermiques des systèmes combinés. L’exemple de l’iPyramid-1P, mentionné par NeozOne le 4 mai 2023, illustre parfaitement cette tendance : cette invention permet d’augmenter le rendement des panneaux solaires de 50% grâce à une conception pyramidale innovante qui maximise la captation des rayons solaires tout au long de la journée.

En parallèle, les progrès dans les matériaux absorbants et les traitements de surface permettent d’améliorer significativement les performances des capteurs thermiques, y compris dans des conditions de faible ensoleillement.

Solutions de stockage d’énergie

Le stockage de l’énergie constitue un enjeu crucial pour optimiser l’utilisation de l’énergie solaire, par nature intermittente. Plusieurs technologies innovantes se développent dans ce domaine :

• Le stockage thermique dans des matériaux à changement de phase, qui permet de conserver la chaleur plus efficacement et plus longtemps
• Le stockage électrochimique avec des batteries de nouvelle génération (lithium-fer-phosphate, sodium-ion) offrant de meilleures performances et une durée de vie accrue
• Le stockage thermique dans le sable, comme évoqué dans l’article de pv magazine France du 28 juillet 2023, qui représente une solution économique et écologique pour stocker de grandes quantités d’énergie

Pilotage intelligent et domotique

L’intégration des systèmes solaires combinés aux solutions de gestion énergétique intelligente représente une avancée majeure. Les algorithmes prédictifs permettent d’anticiper les besoins et la production, optimisant ainsi les flux d’énergie et maximisant l’autoconsommation.

Ces systèmes peuvent communiquer avec les autres équipements du bâtiment (thermostats connectés, électroménager intelligent, bornes de recharge pour véhicules électriques) pour créer un écosystème énergétique cohérent et efficace.

Coûts et économies : analyse économique des systèmes solaires combinés

L’analyse économique d’un système solaire combiné doit prendre en compte l’investissement initial, les coûts d’exploitation et les économies générées sur le long terme.

Investissement initial et facteurs influençant le prix

L’investissement pour un système solaire combiné varie significativement selon plusieurs facteurs : la taille de l’installation, la qualité des composants, la complexité de l’intégration et les spécificités du site. Pour une maison individuelle, le coût se situe généralement entre 15 000 et 25 000 euros, comprenant les capteurs thermiques, les panneaux photovoltaïques, le système de stockage et l’installation.

Ce montant peut paraître élevé, mais il doit être analysé au regard des économies générées et des aides disponibles qui peuvent réduire considérablement l’investissement net.

Aides financières et subventions disponibles

Comme le souligne l’article de Quelle Energie du 24 janvier 2025 intitulé « MaPrimeRénov’ pour les panneaux solaires – que peut-on obtenir en 2025 ? », diverses aides financières existent pour encourager l’installation de systèmes solaires combinés :

En complément, d’autres dispositifs de soutien sont mobilisables :

• La prime à l’autoconsommation pour la partie photovoltaïque
• La TVA à taux réduit (5,5%) pour les travaux d’amélioration énergétique
• L’éco-prêt à taux zéro pour financer le reste à charge
• Les aides locales proposées par certaines collectivités territoriales

Ces aides peuvent réduire l’investissement net de 40 à 70%, améliorant considérablement la rentabilité du projet.

Retour sur investissement et rentabilité à long terme

Le retour sur investissement d’un système solaire combiné dépend de plusieurs facteurs : l’ensoleillement local, les besoins énergétiques du bâtiment, les tarifs de l’énergie et le montant des aides obtenues. En moyenne, le temps de retour sur investissement se situe entre 8 et 12 ans, pour une durée de vie de l’installation supérieure à 25 ans.

Avec l’augmentation prévisible des coûts de l’énergie dans les années à venir, la rentabilité de ces systèmes tend à s’améliorer, rendant l’investissement de plus en plus attractif.

Réglementation et incitations pour les systèmes solaires combinés

Le cadre réglementaire et les politiques incitatives jouent un rôle déterminant dans le développement des systèmes solaires combinés.

Cadre réglementaire en France

En France, l’installation de systèmes solaires combinés s’inscrit dans un cadre réglementaire précis qui vise à garantir la qualité et la sécurité des installations. Parmi les principales dispositions :

• La réglementation thermique en vigueur (RE2020) qui encourage le recours aux énergies renouvelables dans les bâtiments neufs
• Les normes techniques spécifiques pour les installations solaires (NF EN 12975 pour les capteurs thermiques, NF EN 61215 pour les modules photovoltaïques)
• L’obligation de faire appel à des installateurs qualifiés RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour bénéficier des aides publiques
• Les procédures administratives liées à l’autoconsommation et à la revente d’électricité

Évolution des politiques incitatives

Les politiques incitatives évoluent régulièrement pour s’adapter aux objectifs de transition énergétique et aux évolutions technologiques. L’article d’Actu-Environnement du 10 janvier 2024 concernant l’annulation de « l’arrêté relatif à la bonification pour remplacement d’une chaudière au fioul » illustre ces évolutions qui peuvent affecter indirectement le marché des systèmes solaires combinés.

La tendance actuelle est au renforcement des mécanismes de soutien aux installations hybrides et multifonctionnelles, qui optimisent l’utilisation des énergies renouvelables et contribuent efficacement à la décarbonation du secteur du bâtiment.

Certifications et labels qualité

Pour garantir la qualité des installations et renforcer la confiance des consommateurs, plusieurs certifications et labels ont été développés :

• La certification Solar Keymark pour les capteurs thermiques, qui atteste de leur conformité aux normes européennes
• La qualification RGE QualiSol pour les installateurs de systèmes solaires thermiques
• La qualification RGE QualiPV pour les installateurs de systèmes photovoltaïques
• Le label Ô Solaire spécifique aux systèmes solaires combinés, qui garantit leur performance et leur fiabilité

Ces certifications sont essentielles pour bénéficier des aides publiques et assurent un niveau de qualité minimal pour les installations.

Cas d’étude : systèmes solaires combinés en fonctionnement

L’examen de cas concrets permet de mieux appréhender les performances réelles et les bénéfices des systèmes solaires combinés dans différents contextes.

Exemple de réussite en milieu résidentiel

Dans une maison individuelle de 140 m² située en région Occitanie, l’installation d’un système solaire combiné comprenant 5 m² de capteurs thermiques et 6 kWc de panneaux photovoltaïques a permis d’atteindre des résultats remarquables :

• Couverture de 65% des besoins en chauffage et eau chaude sanitaire
• Production électrique annuelle de 8 200 kWh, dont 60% autoconsommés
• Réduction de la facture énergétique annuelle de 1 800 euros
• Diminution de l’empreinte carbone du foyer de 3,5 tonnes de CO₂ par an

Ce type d’installation illustre parfaitement le potentiel des systèmes solaires combinés dans le secteur résidentiel, avec un retour sur investissement atteint en moins de 9 ans grâce aux économies générées et aux aides obtenues.

Applications innovantes et projets expérimentaux

L’article de NeozOne du 13 avril 2024 présente un cas particulièrement intéressant avec « Turn2Sun – un étonnant système hybride solaire/éolien à 2 500 m d’altitude dans les Alpes Suisses ». Ce projet démontre la capacité des systèmes hybrides à fonctionner dans des conditions extrêmes et à s’adapter à des contextes spécifiques.

D’autres projets expérimentaux explorent des configurations innovantes, comme :

• L’intégration de systèmes solaires combinés dans des bâtiments à énergie positive
• L’association avec des pompes à chaleur pour maximiser l’efficacité énergétique
• Le couplage avec des micro-réseaux locaux permettant d’optimiser la gestion collective de l’énergie

Impact économique pour les entreprises spécialisées

Comme le souligne l’article d’Ouest-France du 6 juin 2022, « Près de Niort, la crise de l’énergie dope la croissance d’Eklor, spécialiste du solaire », le développement des systèmes solaires combinés génère également un impact économique positif pour les entreprises du secteur.

Cette dynamique contribue à la création d’emplois qualifiés et non délocalisables, tout en développant une expertise française dans un domaine d’avenir. Le rôle des installateurs locaux est particulièrement important pour garantir la qualité des installations et assurer leur maintenance sur le long terme.