Panneaux solaires aérovoltaïques : le guide complet

publié le 02/03/2021 | mis à jour le 12/07/2024 | par L'équipe Choisir.com

Qu’est-ce qu’un panneau aérovoltaïque ?

L’aérovoltaïque est une technologie qui utilise l’énergie provenant du soleil pour, à la fois :

• produire de l’électricité, à l’instar des panneaux solaires photovoltaïques ;
• et produire de l’air chaud destiné au chauffage et/ou à la production d’eau chaude sanitaire (ECS), comme le font les panneaux solaires thermiques.

Un système aérovoltaïque permet ainsi de répondre à une partie des besoins énergétiques d’un foyer.

Son principe est simple :

• la face externe du panneau, celle exposée aux rayons du soleil, produit de l’électricité ;
• la face interne du panneau récupère l’énergie thermique et la propulse dans des gaines grâce à un ventilateur afin de chauffer les pièces de la maison et/ou d’alimenter (dans de plus rares cas) un chauffe-eau thermodynamique.

Fonctionnement de l’aérovoltaïque

Une centrale aérovoltaïque est constituée de panneaux photovoltaïques en silicium (intégrés à la toiture d’une maison ou posés en surimposition sur le toit), associés à un système de récupération de la chaleur. L’électricité produite est transformée en courant alternatif via un onduleur afin d’alimenter l’installation électrique intérieure. Un ventilateur permet d’évacuer l’air chaud emprisonné sous les panneaux pour le diriger vers un filtre d’assainissement, puis alimenter un système de chauffage.

Quelle différence avec des panneaux solaires classiques ?

Ces nouveaux panneaux solaires aérovoltaïques sont une création plutôt récente dans le domaine du solaire. Historiquement, deux types de panneaux solaires étaient installés :

• les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité uniquement ;
• les panneaux thermiques utilisés pour chauffer un liquide caloporteur (souvent de l’eau, parfois de l’eau glycolée). La chaleur de ce fluide est ensuite utilisée pour la production d’eau chaude sanitaire ou le chauffage d’une habitation.

Ces dernières années, des systèmes hybrides ont vu le jour. Ils sont nés du constat que les panneaux photovoltaïques chauffent énormément lors de leur fonctionnement : pour chaque kW (kilowatt) d’électricité produite, un module photovoltaïque génère 3 kW de chaleur, qui est alors perdue. Les panneaux hybrides, quant à eux, cherchent à capter et exploiter cette chaleur.

Par ailleurs, plus les cellules photovoltaïques chauffent, moins elles sont efficaces : dès lors qu’un panneau atteint une température de 25 °C, sa production d’électricité diminue de 0,5 % par degré supplémentaire. En période de fortes températures estivales, le rendement d’une installation photovoltaïque classique est donc inévitablement impacté. Ce problème inhérent aux cellules photovoltaïques est contourné avec les panneaux hybrides, puisque la chaleur est évacuée.

Il existe à ce jour deux systèmes hybrides :

• les panneaux solaires hybrides aérovoltaïques qui sont l’objet de cet article et utilisent de l’air pour refroidir les panneaux et réchauffer le logement ;
• les panneaux solaires hybrides à eau qui utilisent un circuit fermé de liquide pour transporter la chaleur, comme avec un panneau thermique.

Les systèmes hybrides (aérovoltaïques et hydrauliques) utilisent des panneaux photovoltaïques monocristallins ou polycristallins pour leur face supérieure. Ces deux types de panneaux sont fabriqués à partir de silicium cristallin, mais avec un processus différent. Pour le consommateur final, les principales différences se trouvent au niveau de :

• l’aspect esthétique, les panneaux polycristallins étant bleutés et les panneaux monocristallins noirs. Dans certaines zones, l’autorisation d’urbanisme pour panneaux solaires n’est délivrée que pour des panneaux monocristallins ;
• le prix d’achat, souvent plus abordable pour des panneaux monocristallins ;
• les rendements qui peuvent être attendus.

Quels sont les avantages et inconvénients de l’aérovoltaïque ?

Comme souvent en matière de nouvelles technologies, les avantages d’une innovation sont à comparer avec son coût. Ces nouveaux panneaux solaires aérovoltaïques n’échappent pas à la règle : leurs bénéfices sont bien réels, mais les tarifs élevés et le manque de recul sur leurs performances dans le temps empêchent de formuler un avis définitif sur cette technologie.

Atouts des panneaux aérovoltaïques

L’aérovoltaïque permet d’exploiter au mieux l’énergie du soleil pour produire à la fois de l’électricité et de la chaleur. Mais ses avantages sont plus nombreux que ce simple double usage. Citons :

• un rendement photovoltaïque augmenté grâce au système de ventilation permettant d’évacuer la chaleur accumulée sous les panneaux. D’après les fabricants, l’aérovoltaïque afficherait ainsi une production d’électricité supérieure de 5 % à 10 % à celle des panneaux photovoltaïques classiques ;
• des économies sur le chauffage significatives. Le système aérovoltaïque sert de chauffage d’appoint. En récupérant la chaleur et en soufflant de l’air chaud à l’intérieur de la maison, il permet de faire baisser le montant des factures d’électricité dues au chauffage. La plupart des constructeurs et installateurs de panneaux aérovoltaïques annoncent des économies de 25 % sur le chauffage, certains vont même jusqu’à 50 % ;
• un chauffage réversible en clim avec la possibilité, lorsque les panneaux sont à l’arrêt la nuit, d’utiliser le système de ventilation pour climatiser l’intérieur de la maison en soufflant de l’air frais provenant de l’extérieur ;
• une circulation de l’air favorisée dans le logement, avec un apport régulier d’air filtré et sain provenant de l’extérieur et jouant le rôle d’une VMC double flux (attention, l’aérovoltaïque ne se substitue toutefois pas à un système de ventilation classique, le ventilateur se mettant à l’arrêt lorsque les panneaux solaires ne sont pas assez chauds) ;
• une source de revenus durable, car tout ou partie de l’électricité produite par un système aérovoltaïque peut être injectée sur le réseau de public de distribution et générer un revenu régulier et garanti par la signature d’un contrat d’Obligation d’Achat avec EDF ;
• la possibilité de bénéficier de quelques aides à l’installation de panneaux solaires, telles que la prime à l’autoconsommation et la TVA à taux réduit.

Inconvénients des panneaux aérovoltaïques

L’aérovoltaïque est une technologie encore peu répandue dont les coûts de fabrication ne peuvent pas bénéficier d’un effet d’échelle. Un tarif généralement élevé est un obstacle important au développement des panneaux aérovoltaïques, mais il n’est pas le seul :

• le manque de recul sur les performances aérovoltaïques complique la comparaison avec le photovoltaïque ou le thermique. Si la rentabilité de l’énergie solaire est bien connue pour les technologies plus anciennes, la rentabilité de l’aérovoltaïque reste difficile à calculer ;
• les économies de chauffage annoncées par les fabricants semblent difficilement atteignables dans la pratique. Une étude menée par l’ADEME et l’association Hespul mettait en évidence des gains réels de :
  • 3 % à 10 % pour un logement ancien affichant un Diagnostic de performance énergétique (DPE) de classe D,
  • 6 % à 27 % pour une maison basse consommation (DPE A) ;
• concernant la production photovoltaïque, le gain est relativement limité (+5 % à +10 % rapport à des panneaux classiques) et est en partie absorbé par l’énergie nécessaire au fonctionnement. En effet, le refroidissement des panneaux nécessite l’alimentation d’un moteur qui fait circuler l’air sous les panneaux, puis l’insuffle dans le logement. Les consommations de cet appareil réduisent souvent fortement les gains de productivité ;
• la pose d’une installation aérovoltaïque ne peut en aucun cas remplacer entièrement une ventilation mécanique (VMC, VMR ou VMI), car l’apport d’air s’arrête lorsque l’habitation n’a pas besoin d’être chauffée ou refroidie ;
• les aides de l’État ont été revues à la baisse. L’achat et l’installation de panneaux aérovoltaïques bénéficiaient jusqu’à fin 2020 du dispositif MaPrimeRénov’ – et, avant 2020, d’un crédit d’impôt de 30 % – mais ce n’est plus le cas aujourd’hui (contrairement aux panneaux solaires hybrides hydrauliques qui sont éligibles à la fois à MaPrimeRénov’ et à la prime CEE). Actuellement, les panneaux aérovoltaïques donnent droit aux mêmes aides que les panneaux photovoltaïques, alors qu’ils coûtent plus cher ;
• le bilan environnemental du photovoltaïque est contrasté, car si l’énergie solaire est considérée comme une énergie renouvelable, la fabrication des cellules photovoltaïques nécessite néanmoins d’importantes quantités d’eau et l’utilisation de composants rares ou toxiques.

Caractéristiques des installations aérovoltaïques

Pour résumer, voici les principaux points forts et points faibles de l’aérovoltaïque :

Prix des panneaux solaires aérovoltaïques

Les tarifs des panneaux aérovoltaïques, matériel et pose inclus, sont nettement plus élevés que pour des panneaux photovoltaïques classiques, comme on peut le constater dans le tableau ci-dessous.

À noter : les montants moyens indiqués ici se basent sur la puissance installée exprimée en kilowatt-crête (kWc) ; cette unité de mesure permet de comparer la quantité d’électricité produite par un module solaire dans des conditions optimales d’ensoleillement. La puissance installée détermine en partie le nombre de panneaux photovoltaïques nécessaires pour une maison, la surface qui sera occupée par ces derniers et le prix total de l’installation.

Une différence importante existe donc en termes de prix entre l’aérovoltaïque et le photovoltaïque. Jusqu’en 2020, cet écart était compensé par les aides aux panneaux solaires, bien plus attractives pour un système hybride. Toutefois, cela n’est plus le cas depuis 2021.

Aides financières pour panneaux aérovoltaïques en 2024

Lors du développement de cette technologie, il était possible de bénéficier d’un crédit d’impôt pour panneaux aérovoltaïques (CITE) qui pouvait faire baisser la facture d’un montant allant jusqu’à 30 % du total. En janvier 2020, le CITE a été remplacé par MaPrimeRénov’ et depuis janvier 2021, les installations aérovoltaïques ne sont plus éligibles à cette subvention (contrairement à d’autres modes de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire écologiques, tels que les chauffe-eau solaires ou les chaudières haute performance).

Aujourd’hui, les panneaux aérovoltaïques permettent de bénéficier des mêmes aides financières que les panneaux photovoltaïques, à savoir :

• la prime à l’autoconsommation (ou prime à l’investissement dans l’autoconsommation) pour les foyers qui consomment une partie de leur production photovoltaïque et revendent le surplus à EDF OA (Obligation d’achat). Au second trimestre 2024, celle-ci s’élève à :
  • 300 €/kWc pour les installations d’une puissance inférieure ou égale à 3 kWc,
  • 230 €/kWc pour les installations d’une puissance inférieure ou égale à 9 kWc ;
• la TVA à taux réduit (10 %) sur le matériel et la main-d’œuvre.

Attention toutefois, pour bénéficier de ces aides, il est impératif de faire réaliser l’installation par un professionnel Reconnu garant de l’environnement (RGE).

Rentabilité des panneaux aérovoltaïques

Le calcul de rentabilité des panneaux solaires est assez long, mais il peut tout à fait être réalisé directement par les consommateurs, sans besoin de connaissances spécifiques. Les professionnels compétents doivent aussi être capables d’accompagner leurs clients en leur proposant des simulations réalistes de retour sur investissement.

Pour déterminer si des panneaux aérovoltaïques sont rentables ou non, il faut estimer tous les frais d’installation puis de fonctionnement et les comparer aux gains attendus. Cela inclut :

• le prix d’achat et d’installation de la centrale aérovoltaïque ;
• les aides qui peuvent être accordées pour faire baisser l’investissement initial ;
• le coût du raccordement de l’installation ;
• les frais d’entretien et de maintenance de la centrale ;
• les économies qui peuvent être réalisées sur les factures d’électricité et de chauffage.

Combien coûte le raccordement des panneaux aérovoltaïques ?

Les propriétaires de panneaux aérovoltaïques peuvent choisir entre plusieurs options :

1. consommer l’intégralité de l’électricité produite, c’est ce que l’on appelle l’autoconsommation totale. L’énergie qui n’est pas consommée immédiatement peut être stockée dans une batterie ou perdue ;
2. utiliser en priorité l’électricité produite par les panneaux et revendre l’électricité non consommée à EDF OA ou un autre fournisseur. C’est ce que l’on appelle l’autoconsommation avec revente de surplus ;
3. revendre l’intégralité de l’électricité photovoltaïque.

Pour revendre tout ou partie de l’électricité produite à EDF OA ou un autre acheteur, il faut demander le raccordement des panneaux photovoltaïques à Enedis, le gestionnaire du réseau d’électricité. Chaque situation est différente et peut conduire à des travaux additionnels (passage d’un branchement existant monophasé à triphasé, par exemple), c’est pourquoi un raccordement fait toujours l’objet d’un devis personnalisé. À titre indicatif, pour un logement déjà raccordé au réseau pour la consommation d’électricité, les frais de raccordement d’une installation aérovoltaïque en vigueur en juillet 2024 sont les suivants :

• 0 € TTC pour de l’autoconsommation avec revente de surplus ;
• environ 1 000 € TTC pour le raccordement simple d’une installation en revente totale.

Quels sont les frais de fonctionnement de l’aérovoltaïque ?

Les panneaux aérovoltaïques nécessitent un nettoyage régulier à l’eau claire qui peut tout à fait être fait soi-même. Les particuliers qui choisissent de faire appel à un professionnel devront prévoir une centaine d’euros par an de frais de nettoyage.

Le filtre qui purifie l’air chaud avant de le distribuer dans le logement doit être changé tous les ans. Il coûte en général autour de 60 € TTC.

Toute centrale aérovoltaïque doit posséder un onduleur ; cet appareil transforme le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif. Un onduleur de chaîne a une durée de vie approximative de 10 ans, il faut donc prévoir son remplacement à cette échéance. Il faut compter en moyenne 1 500 € TTC pour un onduleur neuf, un prix qui varie en fonction du modèle et de sa puissance. Les personnes ayant opté pour des micro-onduleurs n’auront pas à se préoccuper de les remplacer avant 20 ans. La durée de vie des panneaux photovoltaïques étant plutôt de 30 à 40 ans, il faudra toutefois prévoir leur renouvellement avant l’arrêt de l’exploitation de la centrale.

Combien rapporte la vente d’électricité à EDF ?

Généralement, les propriétaires de panneaux solaires qui choisissent de consommer leur électricité parviennent à utiliser entre 20 % et 40 % de la production de leur installation. Cela est dû au fait que l’essentiel de la production d’électricité a lieu en milieu de journée, lorsque la luminosité est à son maximum, alors que les besoins en électricité se concentrent davantage en fin de journée. La solution couramment employée pour ne pas perdre une grande partie de l’électricité générée est de revendre le surplus à EDF OA ou à un autre acheteur obligé dans le cadre du mécanisme de l’obligation d’achat, afin d’obtenir un complément de revenus. Il est également possible de choisir de revendre à un fournisseur alternatif hors obligation d’achat, avec des conditions contractuelles différentes pour chaque prestataire.

Le tarif de revente du kilowattheure est fixé par les pouvoirs publics et reste inchangé pour une durée de 20 ans. Il est toutefois différent selon le mode de consommation choisi, injection du surplus ou revente totale.

Pour bénéficier de ces tarifs d’achat, les panneaux doivent impérativement être installés sur un toit par un installateur labellisé RGE. Les panneaux posés à même le sol ne sont pas éligibles au dispositif de l’Obligation d’Achat. Pendant les 20 ans du contrat, le tarif demeure celui qui prévalait au moment de la signature du contrat et n’est pas soumis à indexation.

Seul EDF OA est tenu d’appliquer ces tarifs encadrés par l’État. Les autres fournisseurs proposant de racheter de l’électricité aux particuliers sont libres d’appliquer les tarifs de leur choix. Ils sont toutefois souvent moins avantageux et rarement garantis sur une période aussi longue.

Quelles économies grâce aux panneaux aérovoltaïques ?

Dans le cas d’une centrale aérovoltaïque en autoconsommation avec revente de surplus, la revente d’électricité n’est pas le seul gain financier à considérer pour calculer la rentabilité : les économies réalisées sur les factures doivent aussi être prises en compte.

Prenons l’exemple d’un foyer de 4 personnes vivant dans une maison bien isolée et consommant 15 000 kWh par an pour l’ensemble de ses besoins en énergie, dont la facture annuelle d’électricité aux tarifs réglementés s’élève à 3 774 € TTC (tarifs hors abonnement en vigueur en juillet 2024 en option Base, puissance 9 kVA).

En prenant un taux d’autoconsommation de 30 % (pourcentage d’électricité produite par les panneaux utilisée par la famille), l’installation de panneaux aérovoltaïques d’une puissance de 9 kWc produisant 10 500 kWh par an lui permet de réaliser :

• 792,50 € TTC d’économie par an sur ses factures d’électricité au tarif réglementé, soit 15 850 € TTC sur 20 ans.

Pour être plus précis sur le total des économies faites par ce foyer, il faut ajouter à ce chiffre les économies liées au chauffage dont une partie est désormais assurée par l’énergie thermique récupérée par les panneaux aérovoltaïques (à hauteur de 25 % au moins selon les fabricants).

Les panneaux aérovoltaïques sont-ils rentables ?

Tous les éléments indiqués ci-dessus doivent être pris en compte pour choisir entre l’installation de panneaux photovoltaïques ou de panneaux aérovoltaïques. Pour que la rentabilité d’une centrale aérovoltaïque rivalise avec celle du photovoltaïque classique, il faudrait que l’augmentation de la production d’électricité et les économies de chauffage suffisent à couvrir la différence de prix d’achat. Dans les faits, cela est très rarement le cas.