Panneau PVT à air : produire de l’électricité et de la chaleur utile

Qu’est-ce qu’un panneau PVT à air ?

PVT signifie photovoltaïque-thermique. Un panneau PVT à air associe un module photovoltaïque standard et un caisson ventilé en sous-face. L’air circulant dans ce caisson capte la chaleur dissipée par les cellules et par l’absorbeur, puis ressort réchauffé. Un même mètre carré de toiture produit donc deux énergies : de l’électricité et de l’air chaud.

Contrairement à un système PVT hydraulique, le PVT à air THERMASOL ne nécessite pas de fluide caloporteur liquide ni d’échangeur hydraulique intermédiaire. La récupération thermique est assurée directement en sous-face du panneau par un échangeur thermique à air intégré, qui transmet la chaleur au flux d’air destiné au séchage.

Récupération de chaleur sous les panneaux

Un module photovoltaïque convertit en électricité une part limitée du rayonnement reçu ; l’essentiel du reste se transforme en chaleur. Sans récupération, cette chaleur est perdue par convection et par rayonnement, et elle fait monter la température de cellule, ce qui dégrade le rendement électrique.

Double bénéfice du refroidissement

• la chaleur extraite devient une énergie utile pour le séchage
• le refroidissement des cellules limite la perte de rendement électrique liée à la température
• l’air neuf capté à l’extérieur est réchauffé sans combustion ni émission directe

Circulation d’air et aéraulique

La performance d’une installation PVT à air dépend autant de l’aéraulique que des panneaux. Le dimensionnement porte sur le débit d’air, les pertes de charge du réseau, la répartition dans la cellule et la traversée de la masse de bois.

• captation d’air extérieur en amont des panneaux
• réchauffement en sous-face des modules hybrides
• transport par gaines vers la cellule de séchage
• insufflation et traversée régulière de la pile de bois
• évacuation de l’air chargé d’humidité
• régulation du débit et des ouvrants selon l’hygrométrie mesurée

Un débit trop faible donne un air très chaud mais en quantité insuffisante ; un débit trop élevé donne beaucoup d’air peu réchauffé. Le point de fonctionnement se choisit selon le produit à sécher.

De la toiture à la pile de bois : le circuit de l’air chaud

Le panneau ne suffit pas à sécher : c’est la chaîne aéraulique complète qui détermine le résultat. Sur une installation de séchage bois, l’air suit toujours le même parcours.

• captation : l’air extérieur entre en partie basse de la toiture hybride
• réchauffement : il progresse en sous-face des panneaux et récupère la chaleur de l’échangeur intégré
• chambre d’aspiration : l’air chaud est collecté en partie haute avant d’être mis en mouvement
• ventilateurs : ils imposent le débit et compensent les pertes de charge du réseau
• gaines et plénums : ils répartissent le flux sur toute la largeur de la cellule
• plancher perforé ou caillebotis : l’air traverse la masse de bois de bas en haut, de façon homogène
• extraction : l’air chargé d’humidité est évacué par des ouvrants régulés

Température d’air et débit d’air

Ces deux grandeurs sont liées : à ensoleillement constant, augmenter le débit abaisse l’élévation de température, et le réduire l’augmente. Un bois très humide en début de cycle demande surtout du débit et de l’extraction ; une fin de cycle vers une humidité basse demande surtout de la température et un air plus sec. La régulation ajuste ce point de fonctionnement pendant le séchage.

Distribution homogène dans la cellule

Une pile mal traversée sèche en périphérie et reste humide au cœur. L’empilage, les baguettes d’espacement, la hauteur de pile et la section des plénums sont donc dimensionnés au même titre que la surface de capteurs.

Puissance électrique et puissance thermique

Un panneau hybride se caractérise par deux puissances distinctes : une puissance électrique crête, exprimée en Wc, et une puissance thermique récupérable, exprimée en Wth. Les modules utilisés dans les installations THERMASOL sont de l’ordre de 550 Wc et 1 397 Wth par panneau, valeurs indicatives dépendant des conditions de mesure, de l’ensoleillement et du débit d’air.

C’est cette puissance thermique, largement supérieure à la puissance électrique, qui rend le PVT à air pertinent pour un usage de séchage : le besoin d’un séchoir est avant tout un besoin de chaleur basse température et de renouvellement d’air.

Photovoltaïque classique ou PVT : que choisir ?

• photovoltaïque seul : production électrique uniquement, chaleur perdue, aucun effet sur le séchage
• solaire thermique seul : chaleur uniquement, pas de production électrique
• PVT à air : électricité et air chaud sur la même surface, avec un usage direct pour le séchage

Pour un site disposant d’une surface de toiture limitée et d’un besoin de séchage réel, le PVT à air permet de valoriser deux fois la même surface.

Applications au séchage

• bois d’œuvre et sciages en scierie
• bois de chauffage en bûches, en vrac ou conditionné
• plaquettes forestières et biomasse déchiquetée
• coproduits de transformation : sciure, copeaux, chutes
• produits agricoles nécessitant un séchage basse température

Dimensionnement d’une installation PVT à air

Le nombre de panneaux découle de la quantité d’eau à extraire, elle-même calculée à partir des volumes annuels, de l’essence, de l’humidité d’entrée et de l’humidité cible, puis rapportée au gisement solaire local et au nombre de rotations visées.

La méthode complète est détaillée sur la page dimensionnement d’un séchoir solaire, et une première estimation est possible avec le calculateur THERMASOL.

PVT à air et AGRI-EQ-110

Les installations de séchage solaire peuvent relever de la fiche CEE AGRI-EQ-110, déclinée pour la filière bois sur la page AGRI-EQ-110 filière bois. L’éligibilité n’est jamais automatique : elle est vérifiée projet par projet, sous réserve de validation technique, administrative et documentaire. Les mécanismes de prise en charge sont décrits sur la page financement d’un séchoir bois.

Questions fréquentes sur le panneau PVT à air

Quelle différence entre un panneau photovoltaïque et un panneau PVT à air ?

Un module photovoltaïque ne valorise que l’électricité : la chaleur produite sous le panneau est dissipée. Un panneau PVT à air récupère cette chaleur au moyen d’une lame d’air ventilée en sous-face et la rend utilisable pour le séchage.

Un panneau PVT à air produit-il de l’eau chaude ?

Non. La version à air transporte la chaleur par un flux d’air, sans circuit hydraulique, ce qui convient au séchage par insufflation et évite les risques de gel ou de fuite.

Quelle température d’air peut-on attendre ?

L’élévation de température dépend de l’ensoleillement, du débit d’air et de la température extérieure. Elle est plus élevée à faible débit, plus faible à fort débit : le dimensionnement arbitre entre température et volume d’air soufflé.

Le PVT à air fonctionne-t-il en hiver ?

Oui, dès qu’il y a un rayonnement solaire, mais avec une puissance thermique réduite. L’air soufflé reste plus chaud et plus sec que l’air ambiant, ce qui conserve un effet de séchage, avec des cycles plus longs.

Le PVT à air est-il concerné par AGRI-EQ-110 ?

La fiche CEE AGRI-EQ-110 porte sur des installations de séchage solaire. L’éligibilité est vérifiée projet par projet, au regard des conditions techniques, administratives et documentaires applicables.