Dans les années 70, de nombreux projets de maisons solaires avaient vu le jour à la faveur des deux crises énergétiques. Mais le retour d'un pétrole bon marché et une technologie difficilement exploitable au niveau industriel avaient mis à mal leur développement…

Trente ans plus tard, forte de ses progrès technologiques, l'énergie solaire fait un retour remarqué au point que la plupart des grands groupes pétroliers investissent dans la R&D en ce domaine. Les maisons solaires, en particulier, connaissent un regain d'intérêt, avec deux types d'habitat. Le premier, l'habitat solaire passif, repose sur la conception architecturale du logement, dite « bioclimatique ». Le second, l'habitat solaire actif, correspond principalement à la production d'eau chaude sanitaire au moyen de chauffe-eau solaires.

La redécouverte de principes ancestraux

Le concept d'architecture solaire passive est loin d'être une nouveauté puisqu'il est connu depuis l'Antiquité et encore utilisé dans la plupart des pays chauds. De tout temps l'homme a en effet tenté de tirer parti du climat pour améliorer son confort et économiser de l'énergie. L'architecture bioclimatique n'est donc que la redécouverte de principes ancestraux de simple bon sens, que nous avions oubliés à l'époque de l'énergie abondante et bon marché.

En pratique, il s'agit simplement de tenir compte des données climatiques et géographiques afin de bénéficier des meilleures conditions de lumière et de température au moindre coût énergétique. De nouvelles règles architecturales, mieux adaptées à l'environnement, permettent ainsi de marier tradition et technologie.

Concrètement, cela consiste à mettre à profit les phénomènes naturels de transfert d'énergie pour obtenir des gains (chauffage) ou des pertes (climatisation) à travers l'enveloppe du bâtiment. Pour le chauffage, on fait en sorte que le rayonnement solaire transmette son énergie thermique aux matériaux avec lesquels il entre en contact. Plus ces matériaux absorbent le rayonnement infrarouge, plus le réchauffement est intense. À l'inverse, en été, la climatisation est assurée de façon naturelle, en optimisant le mouvement de l'air frais à l'intérieur de l'habitation. La thermocirculation permet également de rediriger la chaleur vers les zones qui n'en bénéficient pas quand le soleil ne brille plus. La conception interne de l'habitation devant favoriser cette circulation.

L'architecte solaire joue sur tous les registres, en commençant par appliquer des principes de simple bon sens, comme l'orientation de la façade principale au sud et l'utilisation de matériaux naturellement isolants. Il s'agit de combiner chauffage direct (par des vitrages orientés au sud) et chauffage indirect de type « mur Trombe», tout en prévenant les surchauffes par un auvent et/ou des vitrages à transmission lumineuse variable.

Les limites de l'habitat solaire passif

L'architecture bioclimatique, c'est aussi la maîtrise de l'éclairage naturel dans les pièces par des systèmes de déviation de lumière judicieusement disposés. Le stockage de la chaleur solaire, par exemple au moyen de réservoirs emplis de sels spéciaux pour une restitution nocturne, entre également dans ce champ de solutions. L'énergie solaire thermique passive a néanmoins ses limites car elle est variable dans le temps du fait des saisons et de la météo du jour ; d'où la nécessité d'un stockage, avec pour contrepartie une augmentation importante du coût des installations. Ce stockage nécessite l'installation d'un réservoir-tampon enterré, ou placé dans la cave. Il renferme de l'eau, des pierres, ou des sels dits de Glauber. Ces derniers sont décomposés sous l'effet d'un apport de chaleur, après quoi les produits de la réaction sont séparés puis stockés. Pour que l'énergie redevienne disponible, il suffit de faire réagir les produits de la décomposition afin de reconstituer les éléments originaux suivant une réaction dite « exothermique ». Ces systèmes n'en sont toutefois qu'au stade de la recherche.

L'architecture solaire bioclimatique est donc avant tout un nouvel art de vivre, une manière de concevoir un logement de telle sorte qu'il se réchauffe tout seul quand il fait froid, et rafraîchisse l'ambiance intérieure lorsqu'il fait chaud, principes finalement plus rationnels que l'isolation. L'architecture solaire est aujourd'hui performante, avec un retour sur investissement qui, selon les installations, peut être atteint en quelques années.

Le développement des chauffe-eau solaires

Un autre type d'énergie, le solaire thermique dit « actif », peut également être mis en œuvre en recourant à des capteurs spécifiques utilisés pour chauffer de l'eau à usage sanitaire, ou chauffer l'habitation elle-même généralement par le plancher.

Plusieurs programmes d'incitation ont été lancés dans divers pays pour promouvoir ce solaire « thermique ». En attribuant des primes aux acquéreurs, les pouvoirs publics comptent ainsi encourager l'installation de chauffe-eau solaires.

La forme la plus répandue pour l'utilisation de l'énergie solaire active est celle de capteurs qui préchauffent l'eau chaude sanitaire au moyen de chauffe-eau solaires, généralement disposés sur la toiture. Mais ils peuvent tout aussi bien être placés dans un jardin, notamment pour assurer le chauffage de piscines.

Quel que soit le modèle, le principe reste le même. Le rayonnement solaire est transformé en chaleur par un capteur. La chaleur est ensuite véhiculée par de l'eau ou plus rarement par un autre fluide « caloporteur », lequel transférera sa chaleur à l'eau du ballon sanitaire via un échangeur.

Issus de technologies en constante amélioration depuis plus de vingt ans, les chauffe-eau solaires sont désormais des équipements robustes et fiables qui participent activement aux économies d'énergie. Dans les régions où le climat est moins favorable, on peut recourir à des chauffe-eau mixtes, reliés à un chauffage d'appoint.

La technique du plancher solaire

Les capteurs solaires peuvent également contribuer au chauffage d'une habitation grâce au plancher solaire. Cette nouvelle forme de chauffage par le sol (dite « PSD », plancher solaire direct) a désormais démontré sa viabilité. Des capteurs baptisés « moquette solaire » alimentent alors une dalle chauffante qui stocke l'énergie solaire dans le plancher. 1 m2 de capteur en toiture permet de chauffer 8 m2 de plancher par rayonnement, d'où une excellente répartition de la chaleur.

Ce concept est simple dans la mesure où le fluide chauffé par les capteurs circule directement dans le plancher, sans passer par un réservoir de stockage, la masse de béton du sol stockant temporairement l'énergie.

Développée dans le Sud de la France, cette technique permet de couvrir 40 à 70 % des besoins thermiques d'une maison et procure un grand confort. Elle devrait fortement se développer au cours des prochaines années.

Un facteur de développement

La croissance du solaire domestique ne saurait se limiter aux seuls pays industrialisés. De nombreux pays en développement, en particulier situés dans des zones climatiques extrêmes, sont intéressés. Dans certaines régions, qu'elles soient chaudes ou froides, l'énergie est en effet un luxe ; notamment en raison de l'absence de réseaux électriques ou de problèmes d'approvisionnement en énergie fossile. Dans ces pays où la population est confrontée à des conditions d'inconfort extrêmes, le solaire domestique est voué à jouer un rôle important, tant il peut constituer un facteur de développement économique et social.