PVT + Pompe à chaleur : Le système thermoélectrique double PVT-E de BTESolar ouvre une nouvelle ère pour l’utilisation complète de l’énergie solaire.

Face à la transition énergétique mondiale et aux objectifs de « double neutralité carbone », l'utilisation optimale de la surface limitée des toitures pour produire à la fois de l'électricité et de la chaleur est devenue un enjeu majeur dans le domaine des énergies nouvelles. Entreprise innovante spécialisée dans l'énergie solaire thermique depuis plus de dix ans, BTE Solar Co., Ltd. (BTESolar), basée au Texas, a dévoilé sa dernière série de produits photovoltaïques-thermiques intégrés PVT-E – le « système thermoélectrique double » PVT-E – lors du salon Intersolar Europe 2025. Ce nouveau produit intègre les technologies de production d'énergie photovoltaïque et de captation de l'énergie solaire thermique, offrant ainsi un double avantage grâce à un seul panneau et une solution inédite pour le couplage efficace des systèmes PVT et pompe à chaleur.

I. Présentation du produit : Un bond en avant de la photoélectricité à la technologie photothermique

L'innovation majeure de la série BTESolar PVT-E réside dans son concept de « jumeau thermoélectrique ». Alors que les panneaux photovoltaïques traditionnels produisent de l'électricité, une augmentation de la température des cellules entraîne une baisse significative de leur rendement : pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température d'une cellule photovoltaïque en silicium cristallin, le rendement chute de 0,4 % à 0,5 %. Le PVT-E y remédie en intégrant un système de récupération de chaleur à l'arrière du panneau photovoltaïque, ce qui permet de récupérer et de réutiliser cette énergie thermique perdue, tout en abaissant la température de fonctionnement des cellules et en assurant ainsi une double production : « production d'électricité et de chaleur ».

En termes de paramètres techniques, la série PVT-E affiche des performances exceptionnelles. Prenons l'exemple du modèle phare PVT580 : un panneau mesure 2 279 × 1 134 × 37 millimètres et pèse 39 kilogrammes. Il utilise 144 batteries TOPCon de type N à demi-cellules et offre une puissance maximale de 580 W, avec un rendement de conversion photovoltaïque atteignant 22,44 %. Son système de captation de chaleur, doté d'un échangeur de chaleur à plaques tubulaires en cuivre et contenant 1,2 litre de liquide conducteur antigel à base de propylène glycol, peut atteindre une puissance thermique de pointe de 1 180 W. Il peut également produire de l'eau chaude à environ 60 °C. Ainsi, la production d'énergie d'un seul panneau PVT équivaut à celle de panneaux photovoltaïques traditionnels et de capteurs plans, et le taux d'utilisation global de l'énergie solaire par unité de surface dépasse les 80 %.

Le produit PVT-E adopte une conception à détente indirecte, avec une pression de service de 0,6 MPa et une plage de températures de fonctionnement allant de -40 °C à 85 °C. Il s'adapte ainsi à diverses conditions climatiques, des régions froides du nord aux régions chaudes du sud. Sa structure principale comprend une plaque de protection en verre trempé, un film EVA, des cellules photovoltaïques à haut rendement, une plaque en aluminium absorbant la chaleur, un tube en cuivre pour l'échange thermique et une couche isolante en TPT, assurant un couplage précis entre la conversion photovoltaïque et la récupération de chaleur. Comparé aux systèmes photovoltaïques traditionnels, le PVT-E permet de réduire la température de surface des composants de 8 à 15 °C, augmentant ainsi le rendement de production d'énergie de 8 à 15 % et prolongeant la durée de vie des composants.

II. Scénarios d'application : Couverture complète, des maisons résidentielles aux parcs industriels

Une fois le système thermoélectrique double PVT-E étroitement couplé à la pompe à chaleur, il peut être largement appliqué dans divers scénarios et permettre une triple alimentation en « électricité, chaleur et froid ».

1. Résidences à zéro émission de carbone et villas haut de gamme

Pour les ménages visant l'autonomie énergétique, le système PVT-E peut être intégré à des pompes à chaleur air-eau pour former un système énergétique intégré PVT + pompe à chaleur. L'électricité verte produite par le système alimente directement le compresseur de la pompe à chaleur, tandis que l'énergie thermique captée par les composants PVT sert de source de chaleur basse température, améliorant ainsi significativement le coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur. Selon les calculs, après couplage avec la pompe à chaleur, le coefficient de performance annuel (APF) du système PVT peut être amélioré d'environ 25 % par rapport aux pompes à chaleur air-eau traditionnelles. Un système domestique standard peut couvrir les besoins annuels en eau chaude sanitaire, en chauffage au sol en hiver et la majeure partie de la consommation d'électricité du logement, permettant ainsi d'atteindre une consommation énergétique nette nulle.

2. Bâtiments publics et installations commerciales

Les bâtiments tels que les hôtels, les hôpitaux et les écoles ont une demande importante et continue en eau chaude et en chauffage. Dans le cadre d'un projet pour une école primaire, 69 panneaux photovoltaïques ont été associés à un système de pompe à chaleur géothermique, remplaçant ainsi la chaudière à gaz existante. On estime que cela permet de réduire de près de 80 % les émissions de carbone liées au chauffage. Dans les grands complexes sportifs, les résidences universitaires et d'autres contextes, le système photovoltaïque est couplé à une pompe à chaleur géothermique pour assurer une alimentation énergétique intelligente et intégrée, couvrant la production d'électricité, le chauffage, la climatisation et le stockage d'énergie tout au long de l'année. Le projet photovoltaïque de Zhengxin Optoelectronics montre que dans une imprimerie, 280 composants photovoltaïques produisent en moyenne environ 700 kWh d'électricité par jour et environ 40 tonnes d'énergie thermique. Il en résulte une réduction de 30 % de la consommation d'énergie de l'entreprise sur l'année, avec un retour sur investissement en seulement trois ans.

3. Agriculture et agriculture d'installations

Les serres agricoles constituent un cas d'application important pour les systèmes PVT associés à des pompes à chaleur. Le jour, les composants PVT absorbent l'énergie solaire pour produire de l'électricité, tout en récupérant la chaleur excédentaire du toit et en la stockant dans des réservoirs d'eau ou sous terre. La nuit, la pompe à chaleur utilise cette chaleur stockée pour chauffer la serre, maintenant ainsi la température nécessaire à la croissance des cultures et résolvant le problème de consommation énergétique lié aux plantations hors saison. Un système de pompe à chaleur compact intégrant des panneaux PVT et des réservoirs de stockage de chaleur est en cours de développement. Ce système pourrait accroître l'efficacité du chauffage de l'eau chaude sanitaire jusqu'à 30 % grâce à l'utilisation de la source de chaleur PVT.

4. Utilisation de la chaleur industrielle et stockage saisonnier de l'énergie

Dans le secteur industriel, le système PVT-E peut assurer le préchauffage de la chaleur de process pour des industries telles que la teinture et l'agroalimentaire. Grâce à l'adoption du système PVT + pompe à chaleur, le coût unitaire de l'eau chaude pour les usines de teinture n'est que de 3,1 yuans par tonne, soit bien moins que les 25,9 yuans par tonne de vapeur municipale et les 19,5 yuans par tonne de gaz naturel. De plus, le système PVT permet le stockage de chaleur intersaisonnier, en stockant le surplus de chaleur solaire estivale dans le système de stockage de chaleur géothermique souterrain (BTES) pour le chauffage hivernal.

III. Tendances de développement : intelligence, normalisation et mondialisation

La technologie PVT + pompe à chaleur se trouve actuellement dans une phase cruciale de transition entre « l'innovation mineure » et « l'application à grande échelle ». Selon les prévisions du secteur, le taux de croissance annuel composé du marché de niche PVT atteindra 9,62 % au cours des 10 prochaines années.

1. Intégration et intelligence des systèmes

Le système PVT du futur ne se résume plus à une simple combinaison de panneaux photovoltaïques et de pompes à chaleur ; il s'agit désormais d'une plateforme intelligente de gestion de l'énergie basée sur l'IA. Le dernier produit de pompe à chaleur bi-source de Xianxin Integration intègre des sources de chaleur aérothermiques et PVT, grâce à des algorithmes intelligents qui analysent en temps réel l'efficacité énergétique des deux sources et basculent automatiquement entre les modes de fonctionnement : par beau temps, la source PVT est privilégiée ; par temps nuageux et la nuit, le système bascule automatiquement en mode pompe à chaleur aérothermique, garantissant ainsi une efficacité énergétique optimale et une alimentation de secours stable. Cette technologie collaborative intelligente bi-source illustre l'avenir des systèmes PVT + pompe à chaleur. Le système prend également en charge la surveillance à distance via Wi-Fi/4G, la gestion des données dans le cloud et la maintenance intelligente.

2. Normalisation des produits et intégration au bâtiment

Le développement de la normalisation du système PVT est encouragé, avec des efforts pour identifier les obstacles à l'innovation et renforcer la coopération entre les industries et les institutions de recherche. Grâce à une implantation de production sur six sites et à une intégration complète de la chaîne industrielle, BTESolar oriente le développement des composants PVT vers une utilisation dans le bâtiment, leur permettant d'assurer simultanément les fonctions de production d'énergie, de captation de chaleur, d'isolation et d'étanchéité, et de réaliser ainsi l'intégration photovoltaïque-thermique du bâtiment (BIPVT).

3. Adaptation efficace des pompes à chaleur moyennes et hautes températures et des systèmes PVT

Avec le développement de nouveaux fluides frigorigènes (tels que le R290 et le CO₂) et de la technologie des pompes à chaleur à compression bi-étagée, la technologie PVT sera étroitement associée aux pompes à chaleur moyenne et haute température. Le projet L-Sol, mené à la ZHAW en Suisse, étudie un système de chauffage combinant PVT et pompes à chaleur air-air, en optimisant l'efficacité de la pompe à chaleur grâce à la conception d'un « réservoir froid ». Les recherches de l'institut Fraunhofer ISE montrent qu'en combinant ingénieusement les composants de dissipation et d'absorption de chaleur du circuit frigorifique avec le niveau de température de stockage, il est possible d'améliorer l'efficacité jusqu'à 10 % en mode chauffage.

4. Production, consommation et stockage intégrés avec parc à zéro carbone

Le système PVT associé à une pompe à chaleur constituera un élément essentiel à la mise en place du cadre d'intégration « source-réseau-charge-stockage » du nouveau réseau électrique. En exploitant la capacité de stockage d'énergie thermique des pompes à chaleur, la production d'énergie photovoltaïque fluctuante est convertie en énergie thermique pour le stockage, permettant ainsi une allocation optimale de l'énergie dans le temps et l'espace. L'association du PVT avec l'énergie solaire thermique, les pompes à chaleur et les systèmes de stockage thermique fournit de la chaleur de process industrielle jusqu'à 250 °C pour les industries agroalimentaire, chimique et papetière.

Conclusion

L'émergence du système thermoélectrique double PVT-E de BTESolar offre une solution chinoise performante et fiable pour l'intégration photovoltaïque et thermique. Du panneau unique au système complet, du bâtiment isolé au parc énergétique entier, la synergie photovoltaïque-thermique du système PVT associé à la pompe à chaleur redéfinit les principes fondamentaux de l'utilisation de l'énergie. Dans le cadre de la transition vers la neutralité carbone, le système PVT associé à la pompe à chaleur représente non seulement une innovation produit, mais aussi un avenir énergétique plus efficace, plus performant et plus durable. Grâce à l'amélioration continue de la technologie et à l'expansion constante du marché, BTESolar et son système PVT-E devraient marquer durablement le paysage mondial des énergies propres.