Panneaux solaires aérovoltaïques : comment ça marche ?

Vous êtes à la recherche d’une solution énergétique durable, performante et rentable pour votre habitation ? Pourquoi ne pas envisager les panneaux solaires aérovoltaïques ? Combinant production d’électricité et récupération de chaleur pour vous chauffer en hiver, ils offrent une double utilité. 

Dans ce guide pratique, Mondial Solar revient sur le principe de fonctionnement des panneaux solaires aérovoltaïques, leurs différences avec les panneaux photovoltaïques, leurs avantages et inconvénients, leur rentabilité, etc. C’est parti !

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Qu’est-ce qu’un panneau solaire aérovoltaïque ?

Les panneaux solaires aérovoltaïques sont une technologie de production d’énergie renouvelable qui combine l’exploitation de l’énergie solaire photovoltaïque et thermique. Ils sont conçus pour maximiser l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire en énergie utilisable, tout en minimisant les pertes thermiques typiques des panneaux solaires traditionnels.

Le panneau solaire aérovoltaïque est constitué de trois principaux éléments : une face supérieure photovoltaïque, une face inférieure de récupération thermique et un système de ventilation.

La face supérieure est équipée de cellules photovoltaïques (monocristallines, polycristallines ou amorphes). Exposées à la lumière solaire, ces cellules produisent de l’électricité selon le principe de l’effet photovoltaïque. Cette électricité peut ensuite être utilisée directement, stockée pour une utilisation ultérieure (batterie) ou injectée dans le réseau électrique (revente).

La face inférieure du panneau aérovoltaïque va récupérer la chaleur produite par la face photovoltaïque du panneau. Rappelons que l’efficacité des cellules photovoltaïques tend à diminuer à mesure que leur température augmente. En récupérant cette chaleur, les panneaux aérovoltaïques peuvent maintenir une température de fonctionnement plus basse pour les cellules photovoltaïques, augmentant ainsi leur efficacité… tout en exploitant cette chaleur pour chauffer le bâtiment.

Le système de ventilation est placé entre le panneau solaire et le toit du bâtiment. Il permet de faire circuler l’air chauffé récupéré sous les panneaux.

Panneaux solaires aérovoltaïques vs. photovoltaïques : différences et points communs

Les panneaux solaires photovoltaïques et aérovoltaïques partagent un principe fondamental : ils exploitent l’énergie solaire pour produire de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque, où les photons du soleil frappant les cellules photovoltaïques génèrent un courant électrique. 

Ces deux types de panneaux solaires peuvent être utilisés pour alimenter des bâtiments ou des appareils, stocker de l’énergie pour une utilisation ultérieure ou encore injecter de l’électricité dans le réseau.

Ces deux panneaux affichent toutefois des différences significatives. Les panneaux solaires photovoltaïques se concentrent uniquement sur la production d’électricité, alors que les panneaux solaires aérovoltaïques produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur. Ces derniers embarquent un système de récupération de chaleur sur leur face inférieure, qui permet de récupérer la chaleur générée par le panneau pour chauffer de l’eau ou de l’air tout en limitant la baisse de l’efficacité des cellules photovoltaïques de la face avant due à la chaleur.

De ces différences découlent des avantages et des inconvénients différents : les panneaux solaires photovoltaïques sont plus simples à installer et à maintenir car ils ne comportent pas de systèmes de ventilation intégrés. Ils sont également moins chers à l’achat, mais les économies potentielles sont plus intéressantes avec les panneaux aérovoltaïques avec le chauffage de l’eau et de l’air et le gain sur le rendement des cellules photovoltaïques.

Quels sont les avantages et les limites des panneaux solaires aérovoltaïques ?

Les panneaux solaires aérovoltaïques allient donc la production d’électricité et la récupération de chaleur pour diverses applications. Cette double utilité présente plusieurs avantages, et quelques limites.

Commençons par les quatre avantages majeurs des panneaux solaires aérovoltaïques : 

1. Production d’électricité et de chaleur : c’est la raison d’être des panneaux aérovoltaïques. Ils ont la capacité de produire à la fois de l’électricité et de la chaleur à partir de l’énergie solaire. Ils vous apportent donc un système de chauffage d’appoint, avec des économies estimées entre 25 et 50 % ;
2. Efficacité des cellules photovoltaïques : le système de ventilation intégré aide à maintenir les cellules photovoltaïques à une température optimale, évitant la surchauffe et augmentant leur efficacité mais aussi leur durée de vie. On estime que les panneaux aérovoltaïques ont une production électrique 5 à 10 % supérieure à celle des panneaux solaires photovoltaïques ;
3. Un apport d’air provenant de l’extérieur, par exemple pour jouer le rôle d’un VMC double flux, ou pour souffler de l’air frais depuis l’extérieur lors des nuits d’été par exemple ;
4. Régulation thermique : en hiver, l’air chauffé sous les panneaux peut être utilisé pour chauffer le bâtiment, en complément du système de chauffage principal. En été, le système peut aider à réduire la surchauffe en évacuant l’air chaud vers l’extérieur ;
5. Contribution à la transition énergétique : comme tous les systèmes solaires, les panneaux aérovoltaïques contribuent à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la transition vers des sources d’énergie renouvelables.

Voyons à présent les limites et les inconvénients des panneaux solaire aérovoltaïques : 

1. Le coût initial des panneaux solaires aérovoltaïques est généralement plus élevé que celui des panneaux photovoltaïques traditionnels en raison de leur complexité et du système de ventilation intégré ;
2. Complexité d’installation : l’installation de panneaux aérovoltaïques peut être plus complexe et nécessite des modifications structurelles du bâtiment ;
3. Maintenance : les panneaux aérovoltaïques peuvent nécessiter plus de maintenance que les panneaux photovoltaïques traditionnels. Le système de ventilation, en particulier, doit être régulièrement inspecté et nettoyé pour assurer un fonctionnement optimal. Autrement, vous perdez tout l’intérêt de la technologie aérovoltaïque (on en parle plus bas) ;
4. Dépendance à l’ensoleillement : comme toutes les technologies solaires, l’efficacité des panneaux aérovoltaïques dépend de l’intensité et de la durée de l’ensoleillement. Dans les régions moins ensoleillées, le rendement peut être décevant ;
5. Efficacité de la récupération de chaleur : l’efficacité de la récupération de chaleur peut varier en fonction de la conception du système, de la température extérieure et de la qualité de l’isolation du bâtiment. En général, la chaleur récupérée peut ne pas être suffisante pour répondre à tous les besoins en chauffage d’un bâtiment, surtout dans les régions qui connaissent des hivers rudes ;
6. Un certain manque de recul sur les performances de la technologique aérovoltaïque, et une tendance à la surconsommation qui entame le gain de rendement ;
7. Les aides financières de l’Etat ont récemment été revues à la baisse (on en parle dans la partie consacrée au financement).

Comment entretenir correctement une installation solaire aérovoltaïque ?

Votre installation solaire aérovoltaïque représente un investissement important, et sa rentabilité se calcule sur le très long terme. C’est pourquoi l’entretien et la maintenance méritent toute votre attention pour prévenir les problèmes potentiels ou, à minima, les détecter avant qu’ils ne deviennent plus graves et donc plus coûteux à réparer. C’est aussi une condition capitale pour prolonger la durée de vie du système et garantir un rendement énergétique optimal.

L’importance de l’entretien des panneaux aérovoltaïques repose sur trois facteurs clés :

• Performance optimale : la saleté, la poussière, les feuilles, les débris et autres contaminants peuvent s’accumuler sur les panneaux solaires et réduire leur capacité à absorber efficacement la lumière du soleil, réduisant ainsi leur performance et l’efficacité globale du système ;
• Durabilité du système : un entretien régulier facilite la détection et donc la résolution des défaillances mécaniques, des problèmes électriques et des dommages causés par les intempéries avant qu’ils ne se transforment en pannes lourdes ;
• Sécurité : l’inspection régulière du système permet de prévenir les problèmes de sécurité potentiels comme les courts-circuits et les incendies.

Voici nos conseils pour l’entretien de vos panneaux solaires aérovoltaïques :

1. Nettoyage des panneaux : les panneaux solaires aérovoltaïques doivent être nettoyés régulièrement pour enlever la saleté et les débris qui pourraient bloquer la lumière du soleil. Le nettoyage doit être réalisé avec beaucoup de précaution pour éviter d’endommager les panneaux. Utilisez de l’eau tiède, un savon doux et une brosse à poils doux. Évitez impérativement les outils abrasifs et l’eau à haute pression ;
2. Inspection du système de ventilation : cela passe par le nettoyage des conduits d’air et la vérification du bon fonctionnement des ventilateurs. Réalisez une inspection semestrielle, sauf si vous résidez dans une région polluée ou poussiéreuse (inspection trimestrielle, voire mensuelle) ;
3. Contrôle des connexions électriques : toutes les connexions électriques doivent être vérifiées à une fréquence annuelle (au moins) pour détecter tout signe de corrosion, de desserrage, etc. Ces problèmes peuvent entamer l’efficacité du système mais aussi et surtout poser des risques de sécurité. N’intervenez pas en cas de dommage détecté. Faites plutôt appel à un professionnel qualifié, car il y a là un danger manifeste d’électrocution ou d’incendie ;
4. Inspection professionnelle : on vous recommande de faire inspecter votre système par un professionnel qualifié au moins une fois par an. Il sera en mesure de vérifier l’ensemble du système, d’identifier et de résoudre les problèmes potentiels et de s’assurer qu’il fonctionne à son plein potentiel ;
5. Surveillance du rendement : enfin, surveillez régulièrement le rendement de votre système et guettez toute baisse significative de la production d’énergie.

Prix et rentabilité des panneaux aérovoltaïques

Combien coûte une installation aérovoltaïque ?

Les panneaux aérovoltaïques coûtent plus cher que les panneaux photovoltaïques, que ce soit pour la partie matérielle ou l’installation. Le site choisir.com fournit des estimations réalistes en fonction de la puissance installée en kWc : 

• Installation aérovoltaïque de 3 kWc : comptez entre 11 000 et 18 000 € TTC, installation comprise ; 
• Installation aérovoltaïque de 6 kWc : entre 22 000 et 30 000 € TTC, installation comprise ;
• Installation aérovoltaïque de 9 kWc : entre 35 000 et 45 000 € TTC, installation comprise.

Pourquoi des fourchettes de prix aussi larges ? En plus du modèle choisi, le coût d’installation varie du simple au double en fonction de plusieurs facteurs comme la configuration du toit, la localisation géographique, les spécificités architecturales, etc. Attention : ces prix n’incluent pas le coût de raccordement éventuel, qui peut aller de 0 € (si autoconsommation avec revente de surplus) à 1 228,80 € TTC pour une installation triphasée en revente totale. 

Quid des aides au financement des panneaux solaires aérovoltaïques ?

Heureusement, des aides financières de l’Etat viennent amortir l’investissement initial, même si elles ont été revues à la baisse. En effet, depuis janvier 2021, les installations aérovoltaïques ne sont plus éligibles à MaPrimeRénov’. Vos options de financement se limitent donc à la TVA à taux réduit (10 %) sur le matériel et la main d’œuvre, la prime à l’autoconsommation et la revente d’électricité à EDF. 

Comment calculer la rentabilité d’une installation aérovoltaïque ?

Le calcul de la rentabilité est réalisé en calculant le ratio de deux blocs : 

• D’un côté, faites la somme des économies réalisées sur la facture énergétique, les aides de l’Etat, la prime à l’autoconsommation et les revenus de la vente de surplus, le cas échéant ;
• Puis la somme du prix du matériel, du coût de l’installation, du coût du raccordement et éventuellement du coût de la maintenance ou de la réparation, le cas échéant.

La division des deux blocs vous permettra d’estimer la rentabilité de votre installation aérovoltaïque en pourcentage. Pour une analyse plus fine, vous devrez tenir compte de facteurs supplémentaires comme l’augmentation du coût de l’énergie, de l’inflation, de la dépréciation (ou amortissement) de votre matériel dans le temps, etc.

Exemple de calcul de la rentabilité d’une installation aérovoltaïque

Voici un scénario simple pour illustrer le calcul de la rentabilité d’une installation aérovoltaïque. Pour simplifier, nous utiliserons des chiffres arrondis :

Commençons par le coût initial, qui s’élève à 12 000 euros, matériel et installation.

Ensuite, vous réalisez des économies et des revenus : 

• Economies d’énergie : votre système produit 5 000 kWh d’électricité par an, et vous en consommez 4 000. Le coût de l’électricité est de 0,15 euro par kWh, vous économisez donc 4000 kWh * 0,15 euro/kWh = 600 euros par an sur vos factures d’électricité. De plus, la récupération de la chaleur du système vous permet d’économiser 300 euros par an sur vos factures de chauffage. En somme, vos économies d’énergie s’élèvent à 900 euros par an.
• Revenus de la vente d’électricité : vous produisez un surplus d’électricité de 1 000 kWh par an, que vous vendez à EDF à un tarif de 0,10 euro par kWh. Cela vous rapporte un revenu annuel de 1000 kWh * 0,10 euro/kWh = 100 euros ;
• Prime d’autoconsommation : votre installation est éligible à une prime d’autoconsommation de 400 euros par an pendant 5 ans.

En additionnant vos économies d’énergie (900 euros par an) et vos revenus de la vente d’électricité (100 euros par an), ainsi que la prime d’autoconsommation pendant les 5 premières années (400 euros par an), vous avez un total de :

• 1 400 euros par an pendant les 5 premières années (7 000 euros au total sur 5 ans) ;
• 1 000 euros par an à partir de la 6e année.

Pour déterminer le temps de retour sur investissement, nous devons savoir quand les économies et les revenus cumulés égalent le coût initial. Après 5 ans, vous avez accumulé 7 000 euros. Il vous reste donc 5 000 euros à récupérer pour atteindre le coût initial de 12 000 euros. À partir de la 6e année, vous économisez 1 000 euros par an. Il vous faudra donc 5 ans supplémentaires pour récupérer les 5 000 euros restants. Ainsi, le retour sur investissement pour ce système aérovoltaïque est de 10 ans. 

N’oubliez pas que ce calcul est une simplification et ne tient pas compte de l’inflation, de la variation des tarifs d’électricité, des coûts d’entretien et/ou de maintenance, etc.

La FAQ des panneaux solaires aérovoltaïques

Qu’est-ce qu’un panneau solaire aérovoltaïque ? 

Un panneau solaire aérovoltaïque est une technologie d’énergie solaire qui produit à la fois de l’électricité et de la chaleur. Il comprend un système de ventilation qui récupère la chaleur générée par le panneau pour chauffer l’air dans le bâtiment.

Quelle est la différence entre les panneaux solaires aérovoltaïques et les panneaux solaires hybrides ? 

Les panneaux solaires aérovoltaïques produisent de l’électricité et chauffent l’air, tandis que les panneaux solaires hybrides produisent de l’électricité et chauffent l’eau pour une utilisation en chauffage domestique ou en eau chaude sanitaire (ECS).

Quel est le coût d’une installation aérovoltaïque ? 

Le coût d’un système aérovoltaïque varie en fonction de la taille du système, mais il est généralement compris entre 15 000 et 25 000 euros, installation comprise.

Comment calculer la rentabilité d’une installation aérovoltaïque ? 

Pour calculer la rentabilité d’une installation aérovoltaïque, il faut prendre en compte le coût initial, les économies d’énergie, les revenus de la vente de l’électricité produite et les subventions ou primes disponibles. Le retour sur investissement est généralement atteint entre 10 à 15 ans.

Panneaux solaires aérovoltaïques : ce qu’il faut retenir

L’installation de panneaux solaires aérovoltaïques représente un investissement initial important, mais qui peut être rentabilisé en une dizaine d’années grâce aux économies réalisées sur la facture énergétique, aux primes à l’autoconsommation et à la vente de surplus d’électricité à EDF. Les aides financières de l’Etat, bien que revues à la baisse en 2021, peuvent également contribuer à rendre cet investissement plus accessible aux ménages.

Vous devez impérativement réaliser une analyse détaillée et personnalisée avant de vous lancer dans un tel projet afin d’appréhender au mieux sa rentabilité. Seul un professionnel qualifié saura prendre en compte des facteurs comme le coût de l’énergie, l’inflation, la dépréciation du matériel dans le temps, etc. 

Enfin, bien que les panneaux solaires aérovoltaïques ne soient pas la solution la plus courante en matière d’énergie solaire, ils offrent un double avantage en produisant à la fois de l’électricité et de la chaleur. C’est donc une option intéressante pour ceux qui cherchent à optimiser leur consommation d’énergie et à réduire leur empreinte carbone.