Un panneau solaire hybride, aussi appelé PVT (Photovoltaïque Thermique) est un panneau qui produit à la fois de l’électricité et de l’eau chaude, il cumule donc la technologie du panneau photovoltaïque et celle du panneau solaire thermique.
Fonctionnement du panneau solaire hybride
La partie supérieure des panneaux produit de l’électricité grâce à des cellules photovoltaïques, la partie inférieure situé à l’arrière des capteurs capte la chaleur créé grâce à un échangeur thermique permettant la circulation d’un fluide caloporteur (souvent du glycol) dans un circuit hydraulique pour chauffer de l’eau qui sera envoyée dans un ballon thermodynamique (eau chaude sanitaire) ou dans le réseau hydraulique de chauffage (ballon tampon vers le plancher ou plafond chauffant) ou encore dans le réseau de chauffage de la piscine.
Même en hiver, les jours où il y a du soleil, l’eau chaude arrivera préchauffée dans le ballon thermodynamique (35° à 40°C) qui n’aura plus qu’à la ramener à la température de consigne pour l’eau chaude sanitaire (55°).
L’aspect du panneau est similaire à un panneau photovoltaïque classique (l’épaisseur du panneau est également la même).
Un des fabricants les plus connus de panneaux hybride est Dual Sun avec son panneau hybride Spring Shingle Black (garanti 10 ans) :
En face avant, 60 cellules monocristallines et en face arrière un échangeur thermique (2 plaques métallique avec circulation de l’eau gycolée entre les deux)
Avantages et inconvénients des panneaux solaires hybrides
Ces panneaux présentent deux avantages :
Rendement
En captant la chaleur à l’arrière du panneau photovoltaïque, on améliore le rendement de celui-ci (qui baisse normalement avec l’augmentation de la température).
En effet, au dessus de 25°C, une cellule photovoltaïque perd 0,5% de rendement par degré supplémentaire.
On a donc une meilleure production énergétique, de l’ordre de 5 à 10% par rapport à un panneau photovoltaïque classique.
Aides
Contrairement aux panneaux photovoltaïques, les panneaux hybrides peuvent bénéficier du crédit d’impôt et des aides ma prime Renov (voir paragraphe Aides de l'Etat).
Ce type de panneau a également des inconvénients :
Prix
Le prix est plus élevé que celui des panneaux photovoltaïques classiques mais il est moins élevé que l’installation en parallèle de panneaux photovoltaïques et de panneaux solaires thermiques : Comptez entre 13 000 et 15 000 euros pour un 3 kWh
Cela permet donc tout de même de minimiser la surface de capteurs en toiture quand on a besoin des deux types de panneaux.
Pose plus complexe
Il est nécessaire d’avoir des compétences en plomberie. L’installateur devra être RGE et posséder les QualiPV Elec / Bat, mais également Plomberie / chauffage.
Dual Sun indique avoir simplifié les raccordements de ses panneaux : Il y a 1 raccord hydraulique à visser (les panneaux sont raccordés en série également jusqu’à 6 panneaux dans le même principe que le mc4 sur les panneaux photovoltaïques simples). Sur le dernier panneau, se trouve une sonde de température qui déclenche la pompe lorsque l’eau est assez chaude (de manière à ne pas faire circuler d’eau froide !).
Entretien plus complexe
Le photovoltaïque ne demande aucun entretien particulier. L’hybride en revanche nécessite le contrôle du fluide caloporteur environ tous les 2 ans : Vérification de la pression et de la quantité de glycol pour localiser les fuites éventuelles, pH.
Le nettoyage est identique aux panneaux photovoltaïques voir notre article : https://www.electron-solaire.fr/post/le-nettoyage-des-panneaux-photovolta%C3%AFques
Les études sur les panneaux hybrides
Deux études récentes ont été publiées :
Etude du CRNS
Elle a eu lieu grâce à un télésuivi sur 4 ans de 28 installations réparties sur 3 pays (majoritairement en France, notamment 3 maisons à Toulouse ou dans l’agglomération toulousaine, Suisse, Portugal) sur lesquelles les panneaux hybrides servaient le préchauffage de l’eau chaude sanitaire.
Il en est ressorti :
- Autonomie sur 4 mois de l’année en eau chaude sanitaire (45°C) de mi-mai à mi-septembre
- 2 fois plus de production que du PV classique (si l’on considère également la puissance créé en eau chaude sanitaire, et pas seulement l’électricité).
- Pas de risque de stagnation : Dans le solaire thermique classique, en été lorsque la maison est vide et que le ballon d’eau sanitaire est déjà chaud en début de journée, la pompe solaire ne s’active pas et il existe une stagnation qui peut entrainait des surchauffes susceptibles de dégrader de manière irréversible les panneaux. Cela n’a pas été observé avec le système hybride.
- Déviation de seulement 10% entre la réalité et les prévisions du moteur de calcul
Etude de l’AIE (Agence Internationale de l’Energie)
Une étude internationale a également été lancée par l’AIE en 2018 sous le nom de programme « Task 60 » .
Cette étude conclue que le "PVT permet de maximiser le rendement énergétique solaire par rapport à l’espace de toit disponible".
Le test a consisté à comparer 29m2 de capteurs thermiques associés à 13m2 de modules photovltaiques à 42m2 de capteurs hybrides . La production de chaleur était à peu près la même (22MWh) mais la production électrique était beaucoup plus élevée (5,8 MWh au lieu de 2,5 MWh).
Total + 13% de rendement.
Une autre technologie hybride : l’aérovoltaïque
Au lieu de récupérer la chaleur grâce à un fluide caloporteur comme dans le système hybride à eau, on récupère l’air chaud grâce à une ventilation pour le diffuser dans la maison (avec un système de gainable par exemple).
Entretien : Il faut s’assurer que les entrées d’air soient dégagées et changer le filtre
Ici c’est la marque Systovi qui est connue pour avoir commercialisé le panneau R-Volt (garanti 10 ans)
Les aides de l'Etat sur les systèmes hybrides
Avec un système hybride, on peut, comme avec un système photovoltaïque simple, faire avec la production d’électricité de l’autoconsommation avec vente du surplus, de la revente totale ou de l’autoconsommation totale.
La prime à l’autoconsommation est identique.
Mais il existe également un crédit d’impôt de 30% sur le matériel avec un maximum de 400 euros le m2 (et jusqu’à 10m2 de surface) soit 1200 euros pour 10m2 (les aides sont plus faibles pour l’aérovoltaïque) et la TVA applicable est de 5,5% (sur les locaux d’habitation)
En résumé, la technologie hybride est intéressante car elle permet d’augmenter le rendement des panneaux photovoltaïques et lorsqu’on veut à la fois produire de l’eau chaude et de l’électricité, elle permet de gagner de la place en toiture (par rapport aux deux systèmes cumulés).
En revanche, elle reste assez couteuse aujourd’hui et est plus complexe à poser et à entretenir.
On la préconisera surtout sur des bâtiments qui ont de gros besoins en eau chaude et en électricité comme les piscines municipales (chauffage de la piscine, pompes, aération) ou les hopitaux.
Chez les particuliers, le photovoltaïque reste la solution la plus économique et la plus fiable.