Hacker son surplus solaire : le guide pour produire son eau chaude gratuitement avec un routeur

Chaque jour, c’est le même constat frustrant pour des milliers de propriétaires de panneaux photovoltaïques en France : le soleil brille, la production bat son plein, et une part non négligeable de cette électricité durement produite est injectée sur le réseau pour une compensation dérisoire. Vous voyez votre compteur Linky afficher un surplus, une énergie que vous offrez quasi gratuitement, pour ensuite payer le soir venu pour chauffer votre eau. La solution évidente, la batterie de stockage, reste un investissement lourd, souvent difficile à rentabiliser.

Pourtant, une approche plus fine, plus « hacker », existe. Et si la batterie la plus rentable que vous pouviez posséder était déjà dans votre maison ? C’est là qu’intervient le routeur solaire. Cet équipement n’est pas un simple gadget. C’est un cerveau électronique qui pilote l’énergie avec une précision redoutable. Son but : traquer la moindre molécule de surplus et la forcer à travailler pour vous, en la transformant en chaleur dans votre cumulus. Le coût d’un routeur solaire, installation comprise, varie généralement entre 300€ et 800€, un investissement bien inférieur à celui d’une batterie.

Mais la véritable clé n’est pas seulement d’installer un routeur, mais de le comprendre pour le maîtriser. Il ne s’agit pas de « dévier » du surplus, mais de mettre en place un système de pilotage dynamique qui transforme votre chauffe-eau en une véritable batterie thermique à haute efficacité. Cet article n’est pas un simple guide. C’est une plongée technique pour vous apprendre à hacker votre système, à contourner les problèmes de compatibilité, à optimiser votre rentabilité même avec une toiture mal orientée, et à faire de votre simple cumulus l’atout maître de votre indépendance énergétique.

Pour vous guider dans cette démarche d’optimisation, nous allons explorer en détail le fonctionnement de cette technologie, de ses principes de base à ses stratégies de pilotage les plus avancées. Ce parcours vous donnera toutes les clés pour faire un choix éclairé et maximiser votre retour sur investissement.

Qu’est-ce qu’un routeur solaire et comment pilote-t-il la résistance du cumulus ?

Un routeur solaire, dans son essence, est un gestionnaire d’énergie intelligent. Son unique mission est de garantir que l’électricité que vous produisez est consommée chez vous avant d’être injectée sur le réseau public. Pour ce faire, il utilise une pince ampèremétrique (ou tore de mesure) placée sur la phase principale de votre tableau électrique, juste après le disjoncteur général. Ce capteur mesure en temps réel le flux de courant. Dès qu’il détecte que vous produisez plus que vous ne consommez (c’est-à-dire que du courant s’apprête à « sortir » de votre maison), il entre en action. Certains systèmes avancés communiquent même directement avec le compteur Linky, qui peut leur fournir une mesure de puissance toutes les deux secondes, permettant une réactivité quasi instantanée.

Le pilotage de la résistance n’est pas un simple « marche/arrêt ». Ce serait trop grossier et créerait des fluctuations sur votre réseau domestique. Le routeur utilise une technique de modulation de puissance, le plus souvent via un composant électronique appelé triac ou un relais statique (SSR). Au lieu d’envoyer 100% de la puissance à la résistance, il va la « hacher » très rapidement pour n’envoyer que la quantité exacte de puissance disponible. Si vous avez un surplus de 500W, il enverra précisément 500W à la résistance. Si votre femme de ménage allume l’aspirateur (2000W), le surplus disparaît ; le routeur coupe instantanément l’alimentation de la résistance pour donner la priorité à l’aspirateur. Tout cela se passe en quelques millisecondes.

Ce principe de « charge réactive » n’est pas limité au chauffe-eau. Tout appareil doté d’une résistance pure (radiateur électrique, sèche-serviettes) peut être piloté de cette manière. La plupart des routeurs du marché sont conçus pour des installations monophasées, mais des solutions plus avancées ou DIY, comme le montre le projet F1ATB, permettent un pilotage sur des installations triphasées en gérant l’équilibrage des phases.

En somme, le routeur ne se contente pas de dévier le surplus ; il le module en permanence pour l’adapter à une charge, transformant une perte potentielle en un gain énergétique tangible et immédiat.

Combien de panneaux solaires pour couvrir 100% des besoins d’eau chaude en été ?

La question du dimensionnement est cruciale. Viser une couverture de 100% des besoins en Eau Chaude Sanitaire (ECS) pendant la période estivale est un objectif réaliste et rentable, car c’est à ce moment que le surplus de production est le plus important. Cependant, il n’y a pas de réponse unique : la puissance nécessaire dépend de trois facteurs clés : votre consommation d’eau chaude, la taille de votre cumulus, et votre localisation géographique en France. Un dimensionnement correct permet d’atteindre une réduction de 30 à 50% sur la facture annuelle d’électricité, en maximisant l’autoconsommation.

En règle générale, on estime qu’une famille de 4 personnes consomme environ 200 litres d’eau chaude par jour. Pour chauffer ce volume, un cumulus standard de 200L avec une résistance de 2400W a besoin d’environ 4 à 5 kWh d’énergie. En été, une installation photovoltaïque bien orientée en France peut produire entre 4 et 5 kWh par kilowatt-crête (kWc) installé. Un calcul rapide suggère donc qu’une installation de 1 à 1.5 kWc pourrait théoriquement suffire pour l’eau chaude. Cependant, il faut prendre en compte les autres consommations de la maison qui ont la priorité (le « bruit de fond »).

L’ensoleillement régional joue un rôle majeur, et un surdimensionnement raisonnable est souvent une bonne stratégie pour assurer la couverture même lors de journées moins ensoleillées et pour commencer à chauffer l’eau plus tôt dans la journée.

Les données de terrain confirment cette variabilité. Pour un foyer moyen, le dimensionnement de l’installation PV pour une couverture ECS optimale change radicalement du nord au sud de la France. Le tableau suivant, basé sur des retours d’expérience, illustre la puissance recommandée pour viser une autonomie quasi-complète en été.

En pratique, pour la plupart des foyers déjà équipés d’une installation de 3 kWc (le standard en France pour l’autoconsommation), le routeur solaire garantira une couverture à 100% des besoins en ECS de mai à septembre, sans nécessiter de panneaux supplémentaires.

Peut-on installer un routeur sur un chauffe-eau électronique à carte mère ?

C’est le point de friction majeur de cette technologie et la question la plus angoissante pour les propriétaires de chauffe-eau récents. La réponse courte est : c’est compliqué, et souvent non, du moins pas directement. La majorité des routeurs solaires fonctionnent en modulant la puissance envoyée à une résistance. Or, les chauffe-eau modernes, notamment ceux dotés de la technologie ACI (Anti-Corrosion Intégrale) comme beaucoup de modèles Atlantic, intègrent une carte électronique sophistiquée. Cette carte mère n’est pas conçue pour recevoir un courant « haché » ou modulé. L’alimenter avec le signal d’un routeur standard peut la perturber, voire la détruire, annulant au passage votre garantie.

Une étude de cas fréquente concerne l’incompatibilité avec ces systèmes. Comme le précise le fournisseur Solu-Sun, le routeur solaire standard n’est pas compatible avec des ballons ACI car leur électronique de protection ne supporte pas la variation de tension. Ces systèmes attendent un signal stable de 230V. Le routeur doit donc être couplé à un chauffe-eau équipé d’un thermostat mécanique (bimétal) simple, qui fonctionne comme un simple interrupteur et se moque de la forme du signal électrique.

Heureusement, l’esprit « hacker » trouve toujours des parades. Si vous êtes confronté à cette incompatibilité, plusieurs stratégies de contournement existent, allant de la plus simple à la plus intrusive. Il ne faut pas baisser les bras, car une solution est presque toujours possible pour adapter le système à votre matériel.

La clé est donc de diagnostiquer précisément votre chauffe-eau avant tout achat. Un rapide coup d’œil sous le capot pour identifier un thermostat à molette (mécanique) ou une carte électronique pleine de composants vous donnera la réponse.

Photovoltaïque pour l’eau chaude vs Solaire thermique : le match de la rentabilité

Pendant des années, le chauffe-eau solaire individuel (CESI), ou solaire thermique, a été la technologie reine pour produire de l’eau chaude grâce au soleil. Le principe est simple : un fluide caloporteur circule dans des panneaux sur le toit, chauffe, puis transfère ses calories à l’eau du ballon. Cependant, la baisse drastique du coût du photovoltaïque et l’émergence des routeurs ont complètement rebattu les cartes. Aujourd’hui, le match de la rentabilité penche de plus en plus en faveur du couple photovoltaïque + routeur.

Le premier argument est la polyvalence. Une installation thermique ne fait qu’une seule chose : de l’eau chaude. Une installation photovoltaïque, elle, produit de l’électricité, une énergie fongible qui peut alimenter votre chauffe-eau via le routeur, mais aussi votre réfrigérateur, votre ordinateur, votre voiture électrique… Cette flexibilité est un avantage stratégique majeur. En été, une fois votre ballon d’eau chaude à température, le surplus PV continue de réduire votre facture en alimentant les autres appareils, alors que la production d’un système thermique stagne.

L’autre point est la robustesse et la maintenance. Le thermique implique un circuit de fluide, un circulateur (pompe), un vase d’expansion… C’est un système mécanique sujet aux fuites, au gel, et qui requiert un entretien régulier. Le photovoltaïque est un système « solid-state » : pas de pièces mobiles, pas de fluide. La maintenance est quasi-nulle et la durée de vie des panneaux dépasse souvent 30 ans. Selon les données actualisées du marché français, le retour sur investissement moyen d’une installation PV de 3 kWc avec un bon taux d’autoconsommation est d’environ 10 ans.

Pour visualiser l’affrontement, ce tableau compare les deux technologies sur les critères essentiels pour un propriétaire en France.

Si l’investissement initial reste légèrement en faveur du thermique, la polyvalence, la durabilité et l’absence de maintenance du photovoltaïque en font une solution globalement plus rentable et plus pérenne sur le long terme pour la production d’eau chaude.

Pourquoi stocker l’électricité dans l’eau chaude est plus rentable que les batteries ?

L’idée de stocker son surplus photovoltaïque dans une batterie physique (lithium-ion) est séduisante. Elle promet une autonomie quasi-totale. Cependant, d’un point de vue purement économique et « hacker », c’est une stratégie souvent inefficace. La véritable astuce consiste à utiliser son chauffe-eau comme une « batterie thermique », une solution d’une rentabilité redoutable. Le principe repose sur la physique simple : la chaleur est une forme de stockage d’énergie, et l’eau est un excellent vecteur pour cela grâce à sa haute capacité thermique massique.

Le cœur de l’argument est le coût du stockage. Le prix d’une batterie domestique reste très élevé. Une analyse comparative du marché français révèle un écart abyssal : stocker 1 kWh d’énergie coûte environ 600€ avec une batterie au lithium, contre seulement 50€ via le stockage thermique dans un chauffe-eau. L’ordre de grandeur est de 1 à 10. Votre cumulus, un équipement que vous possédez déjà, devient un réservoir d’énergie quasi-gratuit. Le seul investissement est le routeur, qui est dix à vingt fois moins cher qu’une batterie.

De plus, le stockage thermique a un rendement proche de 100% : chaque watt envoyé par le routeur est converti en chaleur (effet Joule). Une batterie chimique, elle, subit des pertes à la charge et à la décharge (rendement aller-retour de 85-95%). Un retour d’expérience concret sur une installation de 8 kWc équipée du boîtier Solar Iboost+ montre que 1765 kWh ont été récupérés sur une année, soit une économie directe d’environ 265€ au tarif de l’époque, simplement en chauffant l’eau avec le surplus. C’est la preuve que cette « batterie » d’eau chaude fonctionne et génère des gains tangibles.

La limite de cette approche est évidente : l’énergie est stockée sous forme de chaleur et ne peut être utilisée que pour l’eau chaude. Elle ne peut pas alimenter votre télévision le soir. Mais pour l’usage le plus énergivore d’un foyer après le chauffage, c’est de loin la méthode la plus intelligente et la plus rentable pour valoriser son surplus solaire.

Choisir de stocker son énergie dans l’eau, c’est donc opter pour une solution pragmatique, à faible coût, extrêmement efficace et immédiatement rentable, incarnant parfaitement l’esprit d’optimisation « hacker ».

Toiture orientée Est-Ouest : est-ce rédhibitoire pour installer des panneaux thermiques ?

La question de l’orientation est un casse-tête classique en solaire thermique, où une orientation plein sud est quasi-impérative pour un rendement optimal. Mais pour le photovoltaïque couplé à un routeur, une orientation Est-Ouest n’est pas un handicap, c’est une opportunité stratégique. Loin d’être rédhibitoire, cette configuration peut même s’avérer plus intéressante pour l’autoconsommation que le « graal » du plein sud.

Une installation plein sud produit un pic de puissance très élevé et court, centré sur midi. Ce pic est souvent bien supérieur à la consommation de la maison, générant un surplus massif difficile à absorber en totalité, même avec un routeur. Une toiture Est-Ouest, quant à elle, lisse la courbe de production sur toute la journée. Les panneaux Est commencent à produire tôt le matin, puis les panneaux Ouest prennent le relais l’après-midi jusqu’en fin de journée. Le résultat est un plateau de production plus large et moins haut. Cette production étalée correspond bien mieux au profil de consommation d’un foyer typique.

Certes, la production annuelle totale sera légèrement inférieure. Des études montrent qu’une installation Est-Ouest accuse seulement 10 à 15% de perte de production annuelle par rapport au plein sud, ce qui est largement compensé par un taux d’autoconsommation bien meilleur. Pour un système avec routeur, ce plateau de surplus modéré et constant est idéal. Il permet au routeur de travailler plus longtemps dans la journée pour chauffer l’eau progressivement, sans être débordé par un pic de 3000W à 13h.

Pour tirer le meilleur parti de cette configuration, plusieurs astuces d’optimisation peuvent être mises en place :

• Installer des micro-onduleurs : Chaque panneau est géré indépendamment, ce qui est parfait pour une double orientation. L’ombrage sur un pan de toiture n’affecte pas l’autre.
• Répartir équitablement les panneaux : Assurer une production aussi lisse que possible en plaçant un nombre similaire de panneaux de chaque côté.
• Programmer le routeur : Configurer le routeur pour qu’il commence à délester dès l’apparition d’un petit surplus matinal, exploitant ainsi toute la largeur de la courbe de production.
• Privilégier l’autoconsommation totale : Avec une telle configuration, la revente de surplus devient encore moins intéressante. L’objectif est de consommer 100% de sa production.

En conclusion, si vous avez une toiture Est-Ouest, réjouissez-vous. Pour une stratégie d’autoconsommation avec routeur, c’est une configuration presque idéale qui maximise vos chances de consommer chaque watt que vous produisez.

Heures super creuses : est-ce rentable de piloter son chauffe-eau selon la météo ?

Pour le « hacker » solaire, l’optimisation ne s’arrête pas à l’utilisation du surplus. Elle implique un arbitrage énergétique permanent entre l’énergie solaire gratuite et l’énergie du réseau, dont le coût varie. Piloter son chauffe-eau en fonction de la météo, couplé à un contrat électrique dynamique comme l’option Tempo d’EDF, est le niveau ultime de la rentabilité. La réponse est donc un oui retentissant : c’est extrêmement rentable.

Le principe est simple : les jours de grand soleil, le routeur se charge de chauffer l’intégralité de votre eau gratuitement entre 10h et 16h, là où la production est maximale. Le contacteur jour/nuit de votre chauffe-eau est désactivé. Mais que faire un jour de pluie en hiver ? C’est là que le pilotage intelligent intervient. Au lieu de laisser le chauffe-eau se déclencher bêtement en heures pleines, une stratégie avancée consiste à utiliser la prévision météo. Si le lendemain s’annonce sans soleil, vous pouvez forcer manuellement ou via un système domotique le chauffage du cumulus pendant les heures les moins chères de votre contrat.

Avec le contrat EDF Tempo, cette stratégie devient redoutable. Les jours bleus, le prix du kWh en heures creuses est exceptionnellement bas. Il peut être plus judicieux de « faire le plein » d’eau chaude avec l’électricité du réseau cette nuit-là, et de réserver le peu de production solaire du lendemain pour d’autres usages. À l’inverse, lors d’un jour rouge Tempo où le prix du kWh explose, le routeur devient votre meilleur allié : chaque kWh autoproduit et stocké dans le chauffe-eau vous fait économiser une somme considérable. Certains routeurs avancés intègrent des fonctionnalités de gestion des heures creuses et de programmation pour automatiser cet arbitrage.

L’économie réalisable dépend fortement du contrat. Alors qu’avec un contrat de base, le gain est linéaire, les contrats à tarification dynamique comme Tempo démultiplient l’intérêt du routeur. Les données montrent que le gain annuel peut être significativement plus élevé en jouant activement avec les différents tarifs de l’électricité, faisant du routeur un outil d’arbitrage financier.

En définitive, coupler un routeur solaire à une gestion active de son contrat d’électricité, c’est passer d’une simple logique d’autoconsommation à une véritable stratégie de « trading » énergétique à l’échelle domestique.

Synthèse : comment dimensionner votre système PV-routeur pour une couverture optimale ?

Nous avons exploré les rouages techniques, les astuces de rentabilité et les stratégies de pilotage du routeur solaire. La dernière pièce du puzzle, et la plus importante, est de concevoir un système cohérent dans son ensemble. Le dimensionnement ne concerne pas seulement la puissance des panneaux ; c’est l’adéquation entre la production (kWc), le stockage (litres du cumulus) et la consommation (vos habitudes). C’est l’harmonie de ce trio qui garantira une efficacité maximale. Le solaire photovoltaïque représente une part croissante de notre mix énergétique, et l’optimiser à l’échelle individuelle est un enjeu majeur. Selon les statistiques officielles du ministère, la production solaire a atteint 12,1 TWh au premier semestre 2024, soit 5% de la consommation électrique française.

Pour viser une couverture solaire de vos besoins en eau chaude d’environ 60-70% sur l’année (et près de 100% en été), une méthode de calcul pragmatique peut être suivie. Elle doit être adaptée à votre situation spécifique, notamment votre localisation qui influence directement le potentiel de production de vos panneaux.

Voici une feuille de route pour un dimensionnement pertinent :

• Étape 1 : Calculer le besoin énergétique. Estimez votre consommation journalière d’eau chaude, en comptant environ 50 litres par personne. Pour une famille de 4, cela représente 200L, soit un besoin d’environ 4-5 kWh par jour pour amener l’eau de 15°C à 55°C.
• Étape 2 : Évaluer le potentiel solaire. Utilisez un outil en ligne comme PVGIS (fourni par la Commission Européenne) pour simuler la production mensuelle d’une installation de 1 kWc à votre adresse, avec votre orientation et inclinaison de toiture.
• Étape 3 : Dimensionner la puissance PV. En zone bien ensoleillée (Sud de la France), une règle empirique est de viser 1 kWc de panneaux pour 100L de stockage dans le cumulus. Pour une famille de 4 avec un ballon de 200L, une installation de 2 à 3 kWc est donc un excellent point de départ.
• Étape 4 : Ajuster pour la région. Dans les zones moins favorisées (Nord de la France), il est prudent d’ajouter 20 à 30% de puissance supplémentaire pour compenser le moindre ensoleillement et atteindre des objectifs de couverture similaires.
• Étape 5 : Prévoir l’appoint. Acceptez qu’en plein hiver, l’appoint électrique (via votre contrat heures creuses, par exemple) restera indispensable. Le but n’est pas l’autonomie totale, mais l’optimisation maximale.

Pour passer à l’action, l’étape suivante consiste à réaliser un audit précis de votre installation actuelle — type de chauffe-eau, place dans le tableau électrique, contrat d’électricité — et de simuler votre production solaire pour évaluer le potentiel de surplus à valoriser.