Les deux technologies sont complémentaires. Lorsque les moyens financiers et la place sur le toit le permettent, les deux technologies ont leur place.

​​Le rendement du photovoltaïque se situe entre 12% et 18% en fonction des modules choisis. Ce rendement va diminuer une fois que les modules vont chauffer. Le rendement nominal du solaire thermique est de 80 %. Ce rendement va diminuer lorsque la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur du capteur va augmenter pour descendre  selon les capteurs à 60 % lorsque la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur sera de 50°C (si il fait 20°C dehors, cela signifie que la température dans le ballon d'eau chaude qui circule dans les capteurs est de 70 °C).

 En d'autres termes, si le soleil apporte 1000 kWh sur 1 m², cette surface photovoltaïque apportera théoriquement de l'ordre de 100 à 160 kWh, alors que cette même surface thermique apportera théoriquement de 600 à 800 kWh. Par contre, le solaire thermique ne pouvant pas fournir son énergie au "réseau" , étant autonome, il surviendra à différents moments de l'année une "perte" de rendement liée au fait que l'énergie solaire ne pourra plus servir à chauffer, le ballon d'eau chaude ou le stock de chaleur étant arrivé à sa température maximale. En règle générale, ce m² de capteur solaire thermique apportera de l'ordre de 400 kWh à 600 kWh dû à cette perte de rendement liée à sa non utilisation; toutefois, cela reste encore au moins 4 à 5 fois plus d'énergie que le photovoltaïque.

Sans aide publique il est donc beaucoup plus intéressant d'installer du solaire thermique pour le chauffage de l'eau.  Toutefois, les fausses informations et la législation locale biaisent parfois ce raisonnement. D'un point de vue purement financier, pour chaque projet, il faut analyser les différentes législations en vigueur pour déterminer le plus intéressant. D'un point de vue rendement énergétique et écologique, c'est le solaire thermique qui est le plus intéressant.

Une installation de capteurs solaires thermiques produit de la chaleur directement, sauf cas particulier (centrale thermique de grande surface) vous serez donc le producteur et le seul consommateur de cette énergie, vous n’aurez donc pas la contrainte de la revente de cette énergie via un intermédiaire qui fixe son prix. Ce que le soleil va vous fournir en chaleur va vous permettre de réduire votre consommation en autre énergie non renouvelable (gaz, fioul et électricité s’il s’agit d’une pompe à chaleur ). Au final,  l’économie réalisée sera plus importante car l’énergie thermique solaire reste la moins chère à produire même en y intégrant l’amortissement et l’entretient.

Coût du kWh

Le coût du kWh produit par une installation solaire photovoltaïque dépend des coûts fixes liés à l'investissement initial (achat du matériel et travaux), de la quantité de rayonnement solaire reçu par l'installation, du rendement de l'installation, du taux de panne prévisible et surtout de la durée prise en compte pour l'amortissement de l'investissement.

Pour ce dernier paramètre, il est raisonnable de considérer une durée minimum de 20 ans. C'est en effet ce que garantissent les constructeurs de panneaux (puissance garantie supérieure à 80 % de la valeur initiale). Pour un calcul plus précis, il faut tenir compte de la durée de vie moyenne de l'onduleur (très probablement comprise entre 10 et 20 ans pour une installation domestique).

Par exemple avec une durée d'amortissement de 20 ans et pour une installation domestique de 3 kW produisant 3 000 kWh/an, et ayant coûté 4,5 CHF/W installé (soit 13’500 CHF seulement), on calcul communément que le kWh vous coûtera 0,26 CHF ; le coût descend à 0,17 CHF si on obtient 4 500 kWh/an (zone bien ensoleillée, comme le Valais par exemple) et monte à 0,30 CHF si la production n'est que de  2 500 kWh/an ( dans les zones moins ensoleillées du nord de la Suisse par exemple).

Rentable  ou pas ?

Le 19/Juillet 2013, le PDG de la société française Solairedirect, une importante société qui gère une puissance installée de 260 MW et développe 9 projets en France, 1 en Inde et 2 en Afrique du Sud, donne des informations intéressantes sur l'économie du photovoltaïque : il estime que la taille optimale des parcs photovoltaïques se situe de 5 à 20 MW de production annuelle : au-dessous, les installations en toitures sont trop petites pour être rentables (Solairedirect en a installé plusieurs milliers) ; au-dessus, les économies d’échelles entre 10 MW et 100 MW sont assez faibles et la taille du parc pose des problèmes de raccordement au réseau et de fiabilité (si le réseau perd brutalement près de 100 MW dès qu'un nuage passe, c'est un problème difficile à gérer, alors que pour 10 MW cela peut être géré aisément). Ces affirmations se basent sur ces projets qui ont été montés sur des prix de vente proches de 127.00 CHF/MWh, grâce à un choix très sélectif d'emplacements combinant un fort ensoleillement et une bonne connexion au réseau ; les prix de gros en Inde et en Afrique du Sud sont en hausse et dépassent déjà 89 CHF/MWh, contrairement à ceux de l'Europe où la surcapacité structurelle maintient les prix à 64 CHF/MWh ; les subventions publiques nécessaires sont donc bien moindres dans ces pays du Sud.

Eléments de rentabilité d'une installation

L’ensemble des éléments techniques, financiers et fiscaux à prendre en compte dans les calculs de rentabilité d'une installation produisant de l'énergie à partir du photovoltaïque sont les suivants:

flux financiers liés à l'investissement : ce sont le coût du matériel (modules, onduleurs…), le transport et le stockage, l'ingénierie et l'installation et les éventuelles options (télé-surveillance) au démarrage de l’installation (année 0).

À partir de la puissance installée, il est possible de calculer l'énergie annuelle qui sera produite, en fonction du taux d'ensoleillement de la région. Cette énergie annuelle est revendue au tarif en vigueur (valable depuis 2014 avec le Swissgrid seulemet pour des puissances minimum) pendant 20 ans et cela donne le chiffre d'affaires annuel généré par la centrale solaire photovoltaïque.

flux financiers liés à l'exploitation : ils représentent le chiffre d'affaires dès la première année, lorsque la centrale est raccordée au réseau, duquel il faut déduire les différentes charges tels l'exploitation et la maintenance, la location de la toiture si applicable, la prime d'assurance, les frais généraux, la taxe professionnelle, les amortissements les provisions, la variation du BFR (besoin en fonds de roulement) et l'impôt sur les sociétés qui s'applique sur le résultat net, car une société ad hoc est souvent constituée pour chaque projet photovoltaïque d’une certaine envergure, plus  la TVA sur votre vente d’électricité.

Ces flux sont relativement aisés à estimer pendant les 20 ans de l'obligation d'achat, mais des hypothèses de valeur résiduelle de l'équipement après 20 ans sont aussi à prendre en compte de même que les frais de démantèlement.

flux liés aux financements : ils prennent en compte le montage financier, la dette qui peut représenter 80 % de l'investissement initial, son remboursement et les intérêts. Le tableau des flux étant complété, il suffit de calculer la valeur actuelle nette (VAN), le taux de rentabilité interne et le délai d'amortissement pour cet investissement.

Comparaison des coûts

Calculer le coût d'une énergie donnée nécessite de faire des hypothèses sur les taux d'intérêt, les frais de maintenance futurs (dont ceux de personnel d’entretien), le coût d’ un remplacement de pièces (provision sur réparation future) ce qui signifie par exemple qu'on fait une hypothèse sur son prix dans plusieurs années notamment sur la durée d'utilisation de l'équipement (amortissement), etc. Chaque étude choisit ses propres hypothèses et donc les résultats peuvent varier d’un projet à l’autre.

La comparaison peut en outre tenir compte du fait que la production photovoltaïque peut se faire directement au niveau du consommateur, ce qui permet de s'affranchir des frais et pertes de distribution, commercialisation, etc, (ce qui serait le cas pour de petites installations  < 10 kW, selon les lois en vigueur en 2014 pour la Suisse et qui autorisent l’auto-consommation sous certaines conditions ). Ne négligez pas ces frais, ils sont importants, ils expliquent en partie la différence entre le prix du kWh à la production (4 à 5 centimes pour les moins chers : centrale  hydroélectrique, centrale nucléaire, turbine à gaz à cycle combiné)  et les prix de vente au niveau du consommateur (18 à 22 centimes, voir plus, selon les régions en Suisse).

De toutes les énergies renouvelables, le kWh photovoltaïque était en 2008 de loin le plus cher (25.4 à 31.7 centimes pour une centrale et environ 50 centimes pour une bonne installation individuelle). L'écart entre le tarif d'achat et le prix du marché est financé par les consommateurs d'électricité via des taxes spécifiques additionnées au service public de l'électricité ou à la taxe CO2 notamment.

Cela donnait début 2010 un tarif d'achat de 7,4 à 10,4 fois supérieur pour le photovoltaïque en comparaison des prix actuels du marché. Les auteurs de ce même rapport ont chiffré les charges supplémentaires pour les ménages occasionnées par l'achat de la production photovoltaïque à la hauteur de 76 CHF par an pour un ménage se chauffant à l'électricité.

Si on se projette dans l'avenir, on peut aussi anticiper une hausse du prix de l'électricité  hydroélectrique, fossile et nucléaire (hausse du prix du combustible à cause du rapprochement du pic de production, taxe carbone, nouvelles exigences de sûreté et retraitement nucléaire…) et une baisse du prix de l'énergie photovoltaïque (progrès technique, économies d'échelle à la suite de la hausse des volumes), ce qui permettrait de partir sur l’hypotèse que l’augmentation de l’électricité permettra une meilleure rentabilité de l’installation photovoltaïque dans le futur.

En résumé, et en se référant à un rapport de l'Inspection générale des finances de septembre 2010, en France, le photovoltaïque est « la plus coûteuse des sources d'électricité renouvelables », étant 3,3 fois plus chère que l'hydroélectricité, et 2,85 fois plus chère que l'éolien terrestre. La seule énergie plus chère que celle du photovoltaïque est actuellement celle des piles électriques .

La technique photovoltaïque présente cependant des possibilités de réduction de coûts beaucoup plus grandes que toutes les autres. D’autre part, à son avantage, on peut tenir compte des économies dans le cas où elle remplit une seconde fonction (toiture, par-soleil…), et des économies sur le réseau électrique induites par des installations décentralisées de production d'électricité, ce qui n'est pas valable lorsque ces installations sont connectées au réseau. Certains considèrent que ces facteurs justifient l’intérêt pour le photovoltaïque et expliquent qu'ils bénéficient d'incitations gouvernementales lui permettant de se développer en dépit de coûts plus importants que tous les autres, développement qui sont d'ailleurs une des conditions à la baisse des coûts.

Une chose est cependant sûr, le tarif de rachat de l’électricité photovoltaïque et les subventions sont en baisse dans pratiquement tout les pays Européens ces dernières années, ce qui a pour effet de diminuer la rentabilité du photovoltaïque, notamment pour les petites installations.

Le capteur sous vide a des avantages et des inconvénients. L'avantage est principalement lié à son rendement pour des températures élevées. Ils peuvent aussi s’installer verticalement sur un mur. Ses inconvénients sont :

• Moins bon rendement à rendement nominal et donc pour les deltas de température plus bas.
• Plus fragile, donc évitez d’en installer dans des zones à grêle
• Perte de rendement au cours du temps par le fait que le vide peut disparaître
• Pour une surface donnée, disponible sur le toit, les capteurs sous vide ne permettront pas d'avoir la même surface optique (surface utile) qu'un capteur plan, même avec l’utilisation de miroirs de focalisation qu’il faudra nettoyer.
• Les capteurs sous vide sont en général plus chers que les capteurs plans et ne sont pas forcément assurable auprès des assurances bâtiment (à voir dans chaque région et cantons).
• Les capteurs sous vide du type CPC ne permettent pas d'utiliser la technologie Drainback, seuls certains capteurs utilisant la technologie du caloduc (Heathpipe) le permettent.

Gagnez de l’argent avec votre toit !,

Tel est entre autre un des slogan employé pour vous inciter à installer du photovoltaïque sur votre toit. C’est très intéressant et vous inciterais à vite signer un contrat, mais ne soyez pas dupe et renseignez vous sur les points suivants:

Condition de rachat du courant que vous produisez

Définissez les contraintes liées à cette production (assurances  supplémentaires, contrôles d’installations, mise de fonds initiales, entretien et maintenance, durée de vie du matériel / provision pour remplacement , votre coût réel du kW etc.. ) Et tenez-en compte objectivement dans votre calcul.

Si vous pensez à l’auto consommation, quelles sont les contraintes liées à ce mode d’utilisation, stock sur batterie ? Oui mais combien cela coûte ? , Avez-vous la place ? Quelle est la durée de vie des batteries de stockage ?, définissez clairement quand vous pourrez consommer vous-même ce que vous produisez, en n’oubliant pas que si vous travaillez la journée, vous ne consommerez pas ce que vous produirez, (pourtant c’est au meilleur moment de production de la journée !)

Puis finalement  renseignez-vous combien le courant vert que vous produisez sera revendu par celui qui vous le rachète, la différence entre votre tarif de rachat et leur tarif de revente  ne sera pas votre bénéfice.  

Si on vous loue la surface du toit  posez-vous entre autre la question au sujet des contraintes liées à cette installation,  qui paye les assurances, qui en fait l’entretient et à quel coût, comment se règle le cas d’une panne, qu’en est-il pour ce qui concerne le démantèlement de l’installation et son coût futur,  si vous héritez de l’installation en fin de contrat, est-ce que l’installation sera encore suffisamment rentable ? Que devrez vous assumer à ce moment là ?

Peut-on se chauffer entièrement avec le solaire thermique ?

Théoriquement oui, pour autant que l’on puisse faire du stockage saisonnier de cette chaleur, c’est à dire l'en-magasiner en été pour la servir en hiver, mais le volume de stockage nécessaire devient tellement important qu’à la fin, le prix de l’installation devient rédhibitoire. Cela n’est d’ailleurs envisageable que dans des constructions neuves, construites autour du réservoir de chaleur. Là aussi les dimensions du ballon ont une influence sur la qualité de la stratification de la température et il est illusoire de le faire avec moins de   20 000 litres . Actuellement avec des maisons Minergie et Minergie P  il devient possible de se chauffer en grande partie ou totalement  avec du solaire thermique,( ou par la chaleur qui est générée dans la maison), mais on n’est jamais à l’abri d’un hiver rude et avec très peu de soleil, il faudra donc dans ce cas compter avec un appoint (poêle à bois, poêle à pellets etc… ) pour compenser le manque.

Une installation solaire thermique bien conçue et bien montée a une durée de vie de plus de 30 ans, et  même un changement de pompe (seule pièce mobile ) ou de régulateur n’est pas très onéreux en soi. Par contre, il est indispensable dans une approche d’utilisation d’énergie renouvelable,  de penser moyen et long terme, c’est à dire, prenez en compte dans votre calcul de comparaison de rentabilité: le prix d’achat du matériel + installation + frais d’exploitation sur 10 ou 20 ans (prix du fioul, du gaz, frais de contrôle,taxe CO2, prix du stockage dans les citernes, coût du local immobilisé par les citernes, location de compteur, ramonage, etc…) dans ce cas  le solaire thermique reste de loin l’énergie qui coûte la moins chère.

Il est souvent fait mention de faire des économies électriques dans une installation de chauffage avec une pompe à chaleur, et ce en installant des capteurs photovoltaïques. Ce raisonnement  fait totalement abstraction d’un fait établi par des lois de la physique:  à chaque transformation d’une énergie en une autre il y aura des pertes !

Dans une installation photovoltaïque nous transformons l’énergie de la lumière en électricité (courant continu), cette transformation a un rendement d’à peine 15 %, ensuite on transforme ce courant continu en courant alternatif au moyen d’un onduleur, cela implique de nouveau une perte d’env 5%. Ensuite on alimente la pompe à chaleur avec ce courant alternatif, et dans ce cas on transforme l’énergie électrique en mouvement (moteur du compresseur) puis en chaleur. Là, une partie de cette électricité va être dilapidée en frottement et en pertes diverses dans la PAC, cela représente 3 à 5% de pertes. Nous avons dans ce cas fait 3 transformations d’énergie avec chaque fois des pertes !

La réflexion à faire est la suivante: sachant que la pompe à chaleur est destinée (en Europe et en Suisse) à nous chauffer, en utilisant directement des capteurs solaires thermiques (qui convertissent la lumière du soleil en chaleur avec un rendement final entre 60 et 80 %)  on ne va pas transformer cette énergie, mais l’utiliser directement en la mettant dans le système de chauffage de façon à ce que la PAC soit moins sollicitée. Elle va donc fonctionner moins longtemps et consommer moins d’électricité.

En résumé on capte l’énergie thermique du soleil avec un excellent rendement et on l’utilise directement sans aucune transformation dans le système de chauffage de la maison. Globalement sur l’année le rendement du solaire thermique sera bien supérieur qu’avec l’utilisation de capteurs photovoltaïques, même si on réinjecte l’électricité produite dans le secteur en été, alors que la consommation de chaleur est moindre. C’est encore plus vrais maintenant au vu des tarifs de rachat de l’électricité photovoltaïque (< 9 cts/kWh , Romande Energie 2017)