Capteur solaire thermique
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Un capteur solaire thermique (ou capteur héliothermique) est un dispositif conçu pour recueillir l'énergie provenant du soleil et la transmettre à un fluide caloporteur.
Sommaire |
[modifier] Catégories
Il existe deux types de panneaux solaires thermiques : les capteurs à eau qui utilisent un liquide (eau, antigel) comme fluide caloporteur, et ceux à air qui utilisent l'air comme caloporteur.
[modifier] Efficacité, rendement
Les capteurs solaires thermiques atteignent aujourd'hui (2003) des rendements de 80%.
Dans les capteurs thermiques à eau, l'eau circule dans des tubes munis d'ailettes. Pour obtenir un meilleur rendement, l'ensemble est placé dans une boîte vitrée isolante afin d'obtenir un effet de serre. Avec un ensoleillement important, et si les besoins en énergie sont modérés, un simple réseau de tubes à ailettes peut suffire. Les ailettes, qui forment ce qu'on appelle l'absorbeur, sont chauffées par le rayonnement solaire et transmettent leur chaleur à l'eau qui circule dans les tubes.
Les premiers absorbeurs étaient peints en noir afin de capter un maximum d'énergie lumineuse. Mais le noir a l'inconvénient d'avoir un rayonnement important, ce qui finit par échauffer la vitre et provoquer des pertes à travers celle-ci. C'est pourquoi on préfère utiliser des absorbeurs traités au chrome, ce qui donne un corps noir dont le rayonnement est beaucoup plus faible.
De nombreuses autres innovations techniques ont permis d'augmenter le rendement des panneaux thermiques, telles que :
- des vitres traitées pour empêcher le rayonnnement, qui laissent passer jusqu'à 95% de la lumière grâce à leur faible teneur en oxyde de fer
- des tubes transparents "sous vide" pour éviter les déperditions thermiques convectives de l'absorbeur
- des assemblages tubes-ailettes parfaitement solidaires réalisés par soudure aux ultra-sons...
Les capteurs solaires à eau sont utilisés pour le chauffage et/ou pour produire de l'eau chaude sanitaire (ECS) dans un chauffe-eau solaire.
Dans les capteurs thermiques à air, c'est de l'air qui circule et qui s'échauffe au contact des absorbeurs. L'air ainsi chauffé est ensuite ventilé dans les habitats pour le chauffage ou dans des hangars agricoles pour le séchage des productions.
En France, le "Plan Soleil", lancé en 2000 par l'ADEME pour les chauffe-eau solaires et la production de chaleur, incite les particuliers à s'équiper en solaire grâce à des aides de l'État.
[modifier] Applications
Les panneaux solaires thermiques sont employés sous toutes les latitudes pour plusieurs utilisations : chauffage des piscines, chauffage de l'eau sanitaire, chauffage des locaux, climatisation solaire...
[modifier] Eau chaude solaire
Le chauffe-eau solaire est la principale utilisation des panneaux solaires thermiques du fait de sa rentabilité et de la faible évolution saisonnière des besoins d'eau chaude, souvent aussi important en été qu'en hiver. Les économies procurées permettent d'amortir l'installation bien avant sa fin de vie.
L'énergie solaire captée dans la journée est stockée sous forme d'eau chaude dans un ballon de quelques centaines de litres (pour une maison). Sous la latitude de Paris, une autonomie de plusieurs jours, en été, est possible avec une surface de capteurs suffisante (1 à 2 m² par personne), et un volume du ballon de l'ordre de 80 à 100 litres par utilisateur. Afin de compenser les insuffisances d'ensoleillement, un appoint est nécessaire. On utilise dans la plupart des cas une résistance électrique raccordée au réseau, avec une régulation adaptée.
Dans les régions chaudes, les capteurs solaires utilisés sont souvent rudimentaires : un réservoir peint de couleur sombre, un long tuyau déroulé sur un toit...
[modifier] Chauffage solaire
En combinant une isolation et un ventilation performante, une conception bioclimatique permettant de capter et redistribuer les apports solaire passivement, et le recours à une installation solaire active pour l'eau chaude sanitaire et le complément de chauffage, il est possible de couvrir près de 80% des besoins de chauffage et 60% des besoins thermiques d'eau chaude sanitaire, gratuitement. Une telle couverture est néanmoins obtenue moyennant un investissement élevé (mais il existe des aides financières), et une adaptation de l'architecture du projet.
[modifier] Chauffage solaire par air
Le choix d'un chauffage solaire par air nécessite une adaptation de l'architecture. Un système de chauffage solaire passif peut ne comporter qu'une grande verrière que l'on occulte par un rideau extérieur lorsque le besoin de chauffage ne se fait pas sentir ou en l'absence de rayonnement solaire pendant la période froide.
Le système de captage peut être une grande surface vitrée placée devant un mur sombre qui emmagasinera la chaleur ou encore un panneau dans lequel circule l'air qui traversera un réservoir empli de galets.
[modifier] Plancher solaire direct
Un plancher solaire est constitué d'une dalle chauffée par un réseau de tuyaux noyés dans le sol. La forte épaisseur de cette dalle lui donne une grande inertie thermique permettant de stocker les calories captées par les panneaux solaires placés à l'extérieur du local et orientés plein sud, dans l'hémisphère nord. L'energie solaire est transportée par un fluide caloporteur antigel qui circule dans les panneaux et dans le plancher.
Le plancher solaire direct (PSD) est une solution dont la rentabilité est sans doute inférieure à celle d'un chauffe-eau solaire mais qui permet de réaliser des économies de chauffage suffisantes pour amortir l'installation avant qu'elle ne nécessite une opération de maintenance lourde.
[modifier] Climatisation solaire
La chaleur captée par les panneaux solaires est dirigée vers une machine à absorption. Cette solution est efficace et silencieuse, elle est plus écologique qu'une climatisation classique (réduction des émissions de CO2). La technique reste marginale et se trouve en phase de développement et il n'y a qu'une cinquantaine d'installations en Europe (dont les caves viticoles de Banyuls et les bureaux du CSTB à Sophia Antipolis).
[modifier] Electricité solaire thermique
C'est un couple parabole/moteur Stirling qui permet de produire de l'électricité.
[modifier] Articles connexes
[modifier] Liens externes
- (fr) Forum le solaire à la portée de tous : association d'entraide à l'auto-construction solaire
- (fr) Présentation du solaire thermique par l'Association Ciele
- (fr) Parabole Stirling destiné à la production d'électricité solaire thermique (CNRS)
- (fr) Présentation d'une installation solaire à Plancher Solaire Direct
[modifier] Notes
|
|
