Chauffe-eau solaire à Montréal, ça fonctionne ?

Avant de faire l'achat d'un chauffe-eau solaire pour mon eau domestique en 2007 je me suis longtemps interrogé sur l’efficacité d'un tel dispositif ainsi que sa rentabilité potentielle.

J’ai trouvé plusieurs articles intéressants sur Internet, entre-autre les publications "Introduction aux chauffe-eau solaires" et "Les chauffe-eau solaires: Guide de l'acheteur" de Ressources naturelles Canada mais rarement des résultats concrets. Les expériences partagées provenaient pour la plupart de l'Europe où les hivers sont moins rigoureux. J’ai donc eu l’idée de partager mon expérience avec vous. J’habite dans le quartier Anjou à Montréal au Québec et nous sommes 3 à habiter la maison (2 adultes + un jeune enfant). Notre utilisation d’eau chaude se résume à des douches pour les adultes, à un bain pour notre enfant et au lavage de la vaisselle au lave-vaisselle aux 2 jours environ. Le linge est lavé à l’eau froide sauf à quelques rares occasions ou il est lavé à l’eau tiède.

Mon installation

Installé en juin 2007, mon chauffe-eau solaire de marque allemande Stiebel Eltron est constitué d'un capteur solaire thermique SOL25 orienté SUD-OUEST d’une puissance théorique de 2000W (superficie de 2.5 m2),d’un réservoir modèle SB200 de 200l (cliquez ici pour consulter la brochure des réservoirs) et d'un contrôleur solaire SOM6 SI. J’ai opté pour un réservoir ne comportant qu’un échangeur de chaleur puisqu' il était plus économique et que je n’avais pas de réel besoin en terme de chauffage radiant. Il s’agit d’un système conçu pour fonctionner durant les 4 saisons et qui ne requiert en théorie qu’un changement du liquide caloporteur (glycol) aux 5 à 10 ans. L’expérience nous le dira…

Voici quelques photos de mon installation
 

Étant donné son angle, lors de certaines chutes de neige importantes, le capteur se trouve couvert de neige ce qui paralyse le fonctionnement du système pour quelque temps. Il faut donc espérer un "redoux" ou quelques journées de soleil pour faire fondre le tout.


Coûts

L’achat (3500$) et l’installation complète (2900$) du système à coûté 6400$ (taxes incluses). Le système a été acheté chez HLT Énergies et l’installation a été réalisée par Plomberie Bessette & Fils situé à Knowlton dans les Cantons de l’Est. Le montant inclus: du travail préparatoire, du temps de déplacement, la main-d' œuvre et le matériel. L’installation a duré 7 heures à 3 hommes. En ce qui concerne la quincaillerie d’installation, l’élément le plus coûteux est la tuyauterie (tuyaux de cuivre de ½ pouces) qui a coûté environ 300$. Je vous suggère donc de prendre en considération cet aspect lors du choix de l’emplacement de votre panneau et de votre réservoir. En minimisant la distance entre ces deux éléments, vous minimisez vos frais d’installation et augmentez votre rendement en diminuant les pertes de chaleur du liquide caloporteur (glycol).

Le système est théoriquement admissible à une subvention de 500$ du programme écoÉnergie Rénovation du Gouvernement du Canada puisque le capteur fait partie de la liste des capteurs autorisés. Je vais faire ma demande cet été et je vous en redonne des nouvelles.

Fonctionnement

 
Le système vous permet via un écran numérique de configurer son comportement. Vous pouvez ainsi lui indiquer à quel moment démarrer la pompe et à quel moment l’arrêter. Dans mon cas, le système démarre en été lorsque la température à l’intérieur du panneau solaire est supérieure de 8 degrés Celsius à celle de l’eau de mon réservoir et s’éteint lorsqu’elle n’est supérieure que de 2.5 degrés Celsius. L’hiver, je le fait démarrer à 6 degrés au dessus et arrêter à 4 degrés.

Le niveau sonore de la pompe m’a agréablement surpris. Il est très bas.

L’écran numérique permet d'afficher la température du panneau solaire, du réservoir ainsi que le nombre d'heure d'opération de la pompe (qu'on peut remettre à zéro). Tout un ensemble d’options permet de configurer le système plus en détail. Parmi les options les plus intéressantes, celle permettant d’indiquer la température maximum de l’eau du réservoir autorisée. Effectivement, en cas d’absence prolongée du domicile, le risque d’atteindre des températures trop élevée est présent. Dans ce cas, on peut indiquer au système de faire circuler le liquide caloporteur afin de refroidir l’eau par exemple lorsque la température de l’eau atteint un certain degré. Dan mon cas, je l’ai configuré pour 80 degrés. C’est très élevé j’en conviens mais il ne faut pas oublier que dans mon cas, l’eau se déverse dans mon chauffe électrique qui lui est réglé à 55 degrés. L’eau se tempérera donc au contact de celle de ce dernier. Comme je n’ai pas encore quitté mon domicile pour une longue période estivale (ex : une semaine) , je n’ai pas encore pu expérimenter cette option.

7 juillet 2008:  Moi et la petite famille avons finalement quitté le domicile familial pour une période de 2 jours complets (3 jours sans utiliser d'eau chaude).  La température du réservoir était à 52,6 degrés à  notre départ. Après 2 jours très ensoleillés,  la température n'a pas dépassée 61,3 degrés. On peut donc constater que le capteur à plat n'apprécie pas de travailler à de très hautes températures. Il en vient donc à plafonner. Cela devrait donc nous inciter à ne pas sous-dimensionner la taille de notre réservoir... L'énergie qui  n'a pas été emmagasinée a été perdue !

Voici une photo du panneau de configuration:



Alors, ca fonctionne ?

Cliquez ici pour consulter les données mesurées en 2007 (fichier .xls)
Cliquez ici pour consulter les données mesurées en 2008 (fichier .xls)
Cliquez ici pour consulter les données mesurées en 2009 (fichier .xls)

Un gain record de 38,2 degrés celcius a été enregistré le 27 avril 2009 produisant un total de 8,8 kW

Note: Les températures indiquées dans les document proviennent de la sonde de température qui est située environ au centre du réservoir. Étant donné le phénomène de stratification, l'eau en haut du réservoir peut être beaucoup plus chaude que celle indiquée. Petit truc: pour connaitre la température de l'eau restante au haut de votre réservoir vous pouvez fixer la sonde d'un thermomètre numérique sans fil sur le tuyau sortant du réservoir solaire. Lors de l'utilisation d'eau chaude, vous pourrez alors connaître la température de l'eau chaude dans le haut de votre réservoir.



Ces sondes fixées dans l'ordre, à l'entrée d'eau de la maison, à la sortie du récupérateur de chaleur des eaux grises et à la sortie du réservoir solaire me permettent de suivre la situation. Sur cet exemple, photographié en avril, durant une douche, on constate une température d'entrée de 2.7 degrés Celcius, une température de sortie du récupérateur à 18.0 degrés Celcius et une température de l'eau sortant du réservoir solaire de 43.8 degrés Celcius.

kW estimé produit : Est calculé selon lune extrapolation que j’ai effectué à partir des chiffres fournis par Hydro-Quebec (voir ci-bas).
 

  • Toutes les données correspondent à des moyennes et sont fournies à titre indicatif seulement.
  • Les coûts sont établis d'après le tarif D, en vigueur depuis le 1er avril 2008 :
    0,0827 $ (taxes comprises)
     

Sous-titre : Consommation d'eau chaude (200 litres par jour)
 

Type Consommation (Wh) Coût quotidien ($) Commentaires
Chauffe-eau –
60 gallons		 15 100 1,25 Température
- Eau chaude : 60 °C
- Eau froide : 7 °C
Chauffe-eau –
40 gallons		 14 600 1,21 Température
- Eau chaude : 60 °C
- Eau froide : 7 °C


Si 15100 kW sont nécessaires pour faire augmenter la température de 53 degrés (60 – 7) d’un réservoir de 200l. Pour la faire augmenter d’un seul degré cela requiert donc 15100/53 = 285 W . Ca reste approximatif…

Dernière heure: J'ai finalement mis la main sur la formule exacte permettant de calculer l'énergie nécessaire a l'élévation de température de l'eau dans la chronique Pertes de chaleur autour des chauffe-eau électriques rédigée par Camille Gagnon (professeur retraité du CÉGEP de Jonquière)

La formule suivante permet de calculer la quantité d’énergie prise par l’eau pour son chauffage.

E = 0.00116 x V x (Tc – Tf) où

E est l’énergie, en kWh, prise et conservée par l’eau chauffée;

V est le volume, en litres, de l’eau chaude produite;

(Tc – Tf) est l’élévation de la température de l’eau : Tc étant la température de l’eau chaude stockée dans le réservoir et Tf la température de l’eau froide alimentant le chauffe-eau;

0.00116 est une constante qui tient compte à la fois des caractéristiques thermiques de l’eau et des unités utilisées.


Donc pour faire augmenter la température d'un réservoir de 200l d'un degré Celcius cela donne donc:
E = 0.00116 X 200 X ( 1 ) = 0.232 kW = 232W


Rentabilité

Chauffe-Eau solaire à Montréal: Ça foncttionne ?
Alors est-ce rentable un chauffe-eau solaire ? Et si oui, en combien de temps peut-on le rentabiliser ? Excellentes questions ! Il est difficile de chiffrer les économies lorsque nous n'avons pas de base de comparaison. Comme nous n'habitons notre maison que depuis 2 ans et demie et que ma conjointe est demeurée à la maison une année complète et que maintenant nous avons un enfant, je n'ai malheureusement aucune idée du montant que j'économise sur ma facture d'électricité. Je me promet de faire l'exercice de tenter de chiffrer mes économies dans les prochaines semaines. Par contre, une excellente source d'information à propos des coûts engendrés par l'utilisation de l'eau chaude peut être trouvée dans la chronique "Sous mon toit" rédigée par Camille Gagnon (professeur retraité du CÉGEP de Jonquière) en cliquant ici.

Mai 2008: Comme vous avez pu le constater, j'ai commencé à chiffrer les économies réalisées dans le fichier des résultats 2008. On peut donc facilement s'apercevoir qu'il sera très difficile de rentabiliser une telle installation. Surtout que l'électricité est 25% moins onéreuse l'été étant donné la structure des prix d'Hydro-Québec (les 30 premiers kW par jour étant facturés 5,40¢ au lieu de 7,33¢. ).

De plus, un élément qui est souvent négligé est le coût de financement d'une telle installation. Il ne faut donc pas oublier les frais d'intérêt dans le cas d'un emprunt ou tout simplement la perte de revenu que cause ce déboursé. Par exemple, dans mon cas, ces 6400$ investis à un taux conservateur de 3% m'auraient rapporté plus de 5000$ sur une période de 20 ans. Reste donc à déterminer si la hausse des tarifs d'électricité sera supérieure aux rendements que vous pourrez obtenir avec vos investissements


Et si c’était à refaire ?

Il est clair qu'actuellement je ne tire pas le plein potentiel de mon installation car je n'utilise pas assez d'eau chaude. Mon installation pourrait certainement stocker plus d'énergie

Si c'était à refaire, j'évaluerais les options suivantes:

J’opterais probablement pour un réservoir de 300l afin de maximiser le potentiel solaire de l’installation. Effectivement, étant donné ma faible consommation d'eau chaude, due en partie à l’utilisation d’un dispositif de récupération de la chaleur de l'eau grise évacuée par la douche "Power-Pipe", la température de mon réservoir ne descend jamais en bas de 10-12 degrés l’hiver. Le nombre d’heure ou le chauffe-eau est en opération est donc inférieur à ce qu’il pourrait être si la température de l’eau de mon réservoir était inférieure. De plus, en cas d’absence(ex : une fin de semaine) le chauffe-eau pourrait stocker plus d’eau chaude qui pourrait compenser pour des journées plus nuageuses. Il m'est toutefois possible d'augmenter "virtuellement" la taille de mon réservoir lorsque nécessaire. En effet, lorsqu'une journée ensoleillée est prévue et qu'il ne me reste plus d'eau chaude dans mon ballon solaire, je programme mon lave-vaisselle afin qu'il s'active durant la journée en mon absence. Je trouve donc ainsi à tirer le maximum de mon panneau solaire

Finalement, peut-être que je me laisserais tenter par une installation comportant 2 panneaux solaires avec un réservoir de 600l car le rapport production d’eau chaude/coût serait plus intéressant. Car, en effet, à part le coût supplémentaire du deuxième panneau solaire et du plus gros réservoir, le coût de l’installation ne serait pas beaucoup plus élevé. Un léger supplément serait requis pour fixer le deuxième panneau sur le toit car en ce qui concerne la plomberie ce serait du pareil au même. La production d’eau chaude serait de 200% alors que le coût serait de l’ordre de 150% d’où un gain appréciable de la rentabilité.

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