Une expérience opérationnelle menée dans un appartement de la ville roumaine de Bucarest a montré que des fenêtres photovoltaïques semi-transparentes pouvaient alimenter directement un chauffe-eau en courant continu, le réservoir d’eau servant de moyen de stockage thermique à la place d’une batterie électrique. Selon les mesures publiées par l’auteur de l’expérience, le système a couvert entre 43,7 % et 46,7 % des besoins d’un foyer de quatre personnes en énergie nécessaire à l’eau chaude pendant deux périodes d’observation consécutives.
L’expérience, présentée par Adrian Băisan de l’entreprise PhotoVoltaic Windows SRL, vise un problème pratique rencontré par les habitants d’appartements : l’absence de toiture privative permettant d’installer des panneaux solaires. Dans ces situations, les fenêtres, les balcons et les garde-corps vitrés deviennent certaines des rares surfaces disponibles pour produire de l’énergie, mais la production d’électricité ne coïncide pas toujours avec sa consommation dans le logement.
Que s’est-il passé concrètement dans l’appartement ?
Le système a été installé sur un balcon vitré orienté au sud et se compose de 11 fenêtres photovoltaïques semi-transparentes. Sa puissance nominale corrigée est d’environ 845 Wc, alors que les documents antérieurs du projet indiquaient 683 Wc, sur la base d’une ancienne fiche technique datant de 2021. Le fabricant a précisé que le verre livré appartenait à des modèles plus récents d’une puissance supérieure. Cette correction ne modifie ni les résultats énergétiques mesurés ni le taux de couverture de l’eau chaude.
Les fenêtres fonctionnent hors du réseau électrique domestique, car elles sont raccordées directement à l’élément chauffant résistif d’un chauffe-eau ordinaire. Lorsque l’énergie solaire est insuffisante, le contrôleur bascule le chauffe-eau sur le courant alternatif du réseau après le coucher du soleil, jusqu’à ce que la température définie sur le thermostat soit atteinte. Avec cette architecture, le système n’a besoin ni d’un onduleur solaire ni d’une batterie électrochimique.
Entre 2023 et 2024, les fenêtres ont fourni 446 kWh au chauffe-eau, couvrant 46,7 % de la demande du logement en énergie destinée à l’eau chaude. Entre 2024 et 2025, l’énergie fournie a atteint 462 kWh, mais le taux de couverture s’est établi à 43,7 %. Chaque période comprend environ 11 mois effectifs d’utilisation, car la famille était absente du logement pendant près d’un mois.
Pourquoi avoir choisi le chauffage de l’eau plutôt qu’une batterie ?
L’idée fondamentale consiste à dissocier le moment de la production d’énergie de celui de son utilisation. Un réservoir d’eau peut recevoir 100, 300 ou 500 W pendant plusieurs heures, puis conserver l’énergie sous forme de chaleur pour une utilisation ultérieure. Cela diffère d’un système solaire traditionnel raccordé à des charges électriques instantanées, dans lequel le système peut produire 500 W alors que le logement ne consomme au même moment que 150 W.
Le document mentionne un exemple de référence de l’Agence fédérale allemande de l’environnement UBA pour un système photovoltaïque de balcon de 800 W, installé verticalement et orienté au sud. Sa production annuelle est estimée à environ 532 kWh, avec une consommation directe dans l’appartement d’environ 240 kWh, soit près de 45 %, en l’absence de batterie. En revanche, l’acheminement direct de l’électricité solaire vers un chauffe-eau permet d’absorber la production sur une période plus longue, ce qui peut accroître l’utilisation de l’énergie disponible sans ajouter de stockage électrique.
L’adéquation électrique est le facteur déterminant
Les résultats ne signifient pas que le verre photovoltaïque est intrinsèquement plus efficace que les panneaux traditionnels en silicium. Le point le plus important est l’adéquation entre la tension du champ photovoltaïque et la charge de chauffage. Lorsque deux panneaux traditionnels d’une puissance totale d’environ 800 W sont raccordés directement à un élément chauffant de 3 kW fonctionnant sous 230 V, la comparaison présentée dans le document indique que la puissance transférée peut ne pas dépasser environ 300 W, en raison des caractéristiques de tension et de courant.
En revanche, les fenêtres photovoltaïques utilisent un plus grand nombre d’éléments de production de moindre puissance, ce qui permet de les agencer afin d’atteindre une tension en courant continu mieux adaptée à l’élément chauffant, tout en maintenant une puissance totale modérée. Le système a enregistré une puissance maximale mesurée de 499 W au niveau du chauffe-eau, pour une puissance nominale corrigée de 845 Wc.
Un convertisseur MPPT actif peut augmenter la puissance instantanée dans certaines conditions d’éclairage, mais il ne transformera pas nécessairement cette hausse en une quantité équivalente d’énergie annuelle utile ; le chauffe-eau s’arrête lorsque la température définie est atteinte, tandis que le convertisseur ajoute consommation, pertes, coût et complexité. Cette conclusion reste liée à la configuration de l’expérience et ne constitue pas une règle générale supprimant le besoin d’électronique de puissance dans tout système.
Avantages supplémentaires et limites à prendre en compte
Le document indique que la production locale d’eau chaude a réduit le temps d’attente nécessaire à l’arrivée de l’eau chaude centralisée dans la douche. Sur la base d’un débit mesuré de 6,7 litres par minute et d’un délai d’environ cinq minutes pour atteindre près de 43 °C à la fin du mois de septembre, le modèle du cas a estimé le gaspillage d’environ 62,1 m³ d’eau par an pendant l’attente pour un foyer de quatre personnes. La source précise qu’il s’agit d’une estimation propre à ce cas et non d’une valeur générale, car la longueur des canalisations, le système de circulation et les conditions d’exploitation varient d’un bâtiment à l’autre.
Le verre photovoltaïque agit également comme un élément d’ombrage. Sur une surface vitrée totale d’environ 12,9 m², le verre photovoltaïque semi-transparent couvre 7,92 m². Le modèle estime que son remplacement du verre transparent a réduit d’environ 40 % les gains solaires thermiques à travers la façade, avec une réduction estimée de la consommation de refroidissement de cet appartement comprise entre 433 et 481 kWh en été, et une valeur centrale d’environ 457 kWh. Il s’agit de chiffres calculés et non de mesures réelles des économies de climatisation.
Lecture éditoriale de certi.news : l’importance de l’expérience réside dans une redéfinition de l’utilisation de l’énergie solaire dans les appartements : il n’est pas toujours nécessaire de convertir l’électricité en courant alternatif ou de la stocker dans une batterie ; le réservoir d’eau déjà présent peut constituer une charge flexible et utile. Toutefois, les résultats ne suffisent pas à démontrer la viabilité économique ou la capacité de mise à l’échelle, tandis que les données proviennent de l’entité même liée à la technologie et que certains bénéfices en matière de refroidissement et d’eau reposent sur des modèles et des estimations. Une comparaison avec les panneaux traditionnels, les coûts d’installation et les exigences de sécurité et de réglementation dans les bâtiments doit donc faire l’objet d’une évaluation indépendante avant toute généralisation de la solution.