Article spécialisé concernant le projet de recherche de l’Université de sciences appliquées de Rapperswil pour une méthode de test approfondie destinée aux systèmes de chauffage solaires.

Des installations solaires thermiques compactes et fiables

Dr Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) /

Les systèmes solaires thermiques représentent une méthode fiable de production d’eau chaude sanitaire et de chaleur pour le chauffage. Pour la rentabilité des installations, la facilité d’installation et le fonctionnement irréprochable sur le long terme jouent un rôle majeur. Des chercheurs de l’Institut pour la technologie solaire (SPF) de l’Université de sciences appliquées de Rapperswil (HSR) ont désormais développé une procédure de tests appliquée depuis de nombreuses années en vue de pouvoir évaluer également la compacité et la fiabilité des nouvelles installations. Ils contribuent ainsi à améliorer l’acceptabilité de l’énergie solaire thermique vis-à-vis des utilisateurs potentiels.

Le photovoltaïque (PV) est dans toutes les bouches. Le montage de modules PV sur son propre toit est vu d’un bon œil. La croissance de la production le prouve: la production d’électricité à partir de l’énergie solaire en Suisse a été décuplée et est passée à 1680 GWh entre 2011 et 2017. Cela correspond à la consommation électrique de 560 000 foyers de quatre personnes. La production thermique à partir de capteurs qui transforment l’énergie solaire en eau chaude sanitaire et en énergie de chauffage a augmenté au cours des dernières années et est passée à tout juste 700 GWh en 2017. Cette énergie permet d’approvisionner environ 140 000 foyers de quatre personnes en eau chaude et en chaleur de chauffage dans des bâtiments récents. Toutefois, l’installation de capteurs solaires thermiques n’atteint pas le niveau de croissance fulminant du photovoltaïque en Suisse.
Les experts voient dans l’installation et l’exploitation des systèmes solaires thermiques la raison pour le développement modéré de ce type d’énergie. «Aujourd’hui, les installations destinées à l’utilisation de la chaleur solaire sont encore souvent assemblées à partir de composants individuels. Ce principe est relativement coûteux et diminue la fiabilité des systèmes», affirme Robert Haberl de l’Institut pour la technologie solaire (SPF) de l’Université de sciences appliquées de Rapperswil (HSR). Selon les experts en énergie solaire, ce défaut a pu être éliminé grâce à des installations compactes conçues en tant que système complet spécifique. Favoriser des systèmes complets compacts et robustes composés de composants préfabriqués: c’est également l’objectif principal d’un projet réalisé par l’équipe de chercheurs d’Haberl en collaboration avec des partenaires industriels. Les entreprises Hoval, Marti Energietechnik, Ratiotherm Heizung+Solartechnik, Soltop Schuppisser, Link3, Meier Tobler et Jenni Energietechnik ont participé. L’Office fédéral de l’énergie a financé le projet dans le cadre de son programme de recherche «Chaleur solaire et stockage de la chaleur».

La méthode « Concise Cycle Test » pour les systèmes solaires thermiques
Les fabricants d’installations s’efforcent depuis toujours de construire des systèmes compacts et résistants. Cet objectif est généralement atteint pour certains composants. Le plus difficile est de coordonner l’intégralité du système d’approvisionnement en chaleur. C’est sur ce point que l’expertise des scientifiques du SPF est requise. En 2002, les chercheurs avaient déjà introduit la procédure de test «Concise Cycle Test» (CCT) pour les systèmes solaires thermiques. Dans sa forme d’origine, le CCT permettait de déterminer le comportement d’un système solaire thermique sur une année complète sur la base d’un cycle de test de douze mois et de simulations. Ils y sont parvenus en définissant les conditions météorologiques, les profils de charge et d’autres paramètres, de telle sorte que le cycle de test représente correctement le comportement du système sur l’année complète. «Lorsqu’un fabricant soumet son installation au CCT de Rapperswil, il obtient des informations concernant la performance de son installation et idéalement, des solutions pour les problèmes détectés.» Le test d’une installation dure environ un mois et inclut la préparation, le montage et l’évaluation.
La méthode CCT est appliquée depuis maintenant 16 ans à l’HSR de Rapperswil (cf. zone texte 1). Des instituts de certification étrangers comme le centre suédois Solar Energy Research Center SERC (Högskolan Dalarna) et l’Institut National de l’Energie Solaire CEA INES au Bourget du Lac (France) ont testé des systèmes complets selon un principe similaire. Au cours des dernières années, environ 20 systèmes complets combinant l’énergie solaire et des pompes à chaleur, ont subi le cycle de test à Rapperswil. Plusieurs systèmes qui combinent des capteurs solaires et des chauffages à pellets ont également été évalués. Par le passé, des systèmes composés de capteurs solaires et de chauffages au gaz/mazout sont également passés au banc d’essai. Ce faisant, l’Institut pour la technologie solaire SPF a endossé le rôle d’un prestataire de services de développement. Il a mis ses prestations de test à disposition dans le cadre de projets de recherche actuels ou contre compensation financière.

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