La chaudière électrique classique est généralement la plus grosse consommatrice d’énergie électrique du foyer. Pour la préparation de l'eau chaude, il tire son énergie du réseau électrique. En fonction des besoins en eau chaude, la quantité d'énergie peut varier en fonction de l'utilisateur. En général, environ 3,5 kWh d'électricité sont nécessaires par jour. Cela correspond à environ 55 litres d'eau chaude par jour ou 1 277 kWh d'électricité par an. Avec un prix moyen de l'électricité de 0,31 €/kWh, les coûts annuels de production d'eau chaude sont de 396,02 €.

La chaudière photovoltaïque tire son énergie pour produire de l'eau chaude principalement de l'énergie du soleil. Les modules photovoltaïques connectés directement à la chaudière génèrent de l'électricité, qui est transformée en eau chaude dans la chaudière via un élément chauffant.

Par exemple, si trois modules photovoltaïques standards, chacun avec une puissance maximale de 430 Wc (puissance photovoltaïque totale de 1,29 kWc), sont connectés à une chaudière, ils généreront environ 0,7 kWh d'énergie par heure au cours d'une journée moyenne avec des conditions météorologiques changeantes. Au bout de 5 heures, les modules photovoltaïques ont produit 3,5 kWh d'électricité (5x 0,7 kWh). Tous les besoins électriques de la chaudière sont couverts pour cette journée. Vous n'avez pas besoin de tirer de l'électricité du réseau et vous avez réduit de 100 % vos coûts d'électricité pour chauffer l'eau ce jour-là.
Comme le soleil ne brille pas tous les jours de l'année, l'eau doit être réchauffée, par exemple les jours très nuageux. Cela peut se faire via le réseau électrique ou, par exemple, via un système de chauffage existant au gaz, au fioul ou aux pellets.

L'expérience et les simulations montrent que, selon le comportement de l'utilisateur, les coûts énergétiques liés à la production d'eau chaude sont réduits d'environ 75 % avec la chaudière photovoltaïque. Autrement dit : sur l'année, environ 75 % de l'énergie nécessaire est fournie gratuitement par les modules photovoltaïques. D'après l'exemple calculé précédemment, l'économie financière d'une chaudière photovoltaïque par rapport à la chaudière électrique classique est d'environ 301 € par an.

Comptabilité analytique
Un calcul de rentabilité est ensuite effectué pour déterminer le délai d'amortissement en années et le rendement annuel.

Coût chaudière hybride photovoltaïque : 699 €
Coûts de 3 modules photovoltaïques de 430 Wc chacun : 330 €
Coût du câble : 50 €
Coût de la sous-structure : 120 €
Coût total : 1 199 €
Économies par an : 301 €
Période de récupération : 3,99 ans

Délai de récupération = investissement / épargne = 1 199 € / 301 € = 3,99 ans

Rendement = épargne * 100 / investissement = 301 € * 100 / 1 199 € = 25,1 %

La période de récupération dans cet exemple est de 3,99 ans. Passé ce délai, vous aurez économisé votre investissement initial et pourrez désormais utiliser de l’eau chaude gratuite. Le retour sur votre capital investi est de 25,1% !

Le graphique ci-contre montre à quelle fréquence la chaudière hybride photovoltaïque doit réchauffer automatiquement via le réseau électrique afin de chauffer davantage l'eau en cas de forte demande d'eau chaude et en même temps de conditions météorologiques relativement mauvaises.

Lors des journées particulièrement ensoleillées, par exemple lorsque la chaudière est déjà complètement chauffée à midi, vous pouvez injecter l'excédent d'électricité directement dans votre réseau électrique domestique à l'aide du dispositif de commutation fothermo en combinaison avec un onduleur photovoltaïque Mirkro.

Dans l'exemple ci-dessus, la chaudière était complètement chauffée après quelques heures d'ensoleillement. Le graphique montre également qu’une quantité relativement importante d’électricité photovoltaïque ne peut pas être utilisée pendant les mois d’été. Grâce à l'injection électrique excédentaire via le dispositif de commutation fothermo, vous pouvez injecter l'électricité photovoltaïque produite pour le reste de la journée dans votre réseau domestique jusqu'à 800 W. Dans cet exemple, vous réduiriez vos coûts d’électricité d’environ 104 € par an.

Si vous souhaitez réduire encore davantage vos coûts d’électricité, vous pouvez utiliser quatre modules photovoltaïques au lieu de trois. Cela vous donne l'avantage que l'eau chaude est chauffée de manière fiable même par temps très nuageux et que vous pouvez injecter davantage d'électricité excédentaire dans votre réseau domestique. L’analyse économique se présente alors comme suit :

Coût des chaudières hybrides photovoltaïques : 699 €
Coûts pour 4x modules photovoltaïques chacun 430 Wc : 440 €
Coût du câble : 70 €
Coût de la sous-structure : 160 €
Coût du dispositif de commutation 169€
L'onduleur photovoltaïque Mirkro coûte 149 €
Coût total : 1 687 €

Économies par an - Chaudière : 323 €
Économies annuelles - surplus de injection : 104 €
Économie totale : 427 €
Période de récupération : 3,95 ans

Délai de récupération = investissement / épargne = 1 687 € / 426 € = 3,95 ans

Dans cet exemple, avec une injection excédentaire dans un micro-onduleur photovoltaïque, vous économisez 427 € en coûts d'électricité chaque année. C'est 126 € de plus par an que dans le premier exemple en utilisant exclusivement la chaudière photovoltaïque. Après environ 4 ans, votre investissement initial sera remboursé et vous pourrez utiliser gratuitement l’eau chaude et l’électricité que vous produisez vous-même. Le rendement de votre capital investi est de 25,3%. D’ailleurs, vous économisez également environ 590 kg de CO2 par rapport à l’électricité issue du mix électrique allemand (2022).

Rendement = épargne * 100 / investissement = 426 € * 100 / 1 687 € = 25,3 %

Le graphique ci-contre montre l'énergie injectée et consommée dans le réseau électrique de l'entreprise (vert) au cours de l'année. Il convient de noter que la chaudière photovoltaïque est toujours alimentée en énergie en premier et que seul le surplus est injecté dans le réseau électrique via un micro-onduleur photovoltaïque de 800 W.

Surtout pendant les mois d'été, il existe un excédent photovoltaïque qui peut être utilisé directement dans votre propre réseau domestique. Étant donné que le rendement photovoltaïque est nettement inférieur pendant les mois d’hiver, il n’y a pratiquement pas d’injection excédentaire pendant cette période.

Dans le graphique ci-contre, vous pouvez clairement voir qu'en raison du surdimensionnement des modules photovoltaïques, il n'est pratiquement pas nécessaire de consommer d'énergie pour réchauffer l'eau (bleu) pendant les mois d'été. Les modules photovoltaïques couvrent presque entièrement les besoins en eau chaude. Dans cet exemple précis, 81 % des besoins annuels en eau chaude sont couverts par le photovoltaïque. Cela représente environ 16 200 litres d'eau à 65 degrés.