Solaire thermique
Le solaire thermique consiste à transformer les rayonnements solaires en chaleur, et à la récupérer principalement par chauffage de l'eau.
Sommaire
Description
Cette source d'énergie renouvelable commence à se développer sous nos latitudes dans les maisons individuelles. Son utilisation se fait principalement pour l'eau chaude sanitaire (couplé à une source annexe pour réguler), mais elle peut être utilisée comme complément pour le chauffage de la maison. Elle nécessite bien entendu un investissement de départ, mais peut être remboursée en quelques années, et peut être subventionnée.
Différents types de capteurs solaires thermiques existent. Le plus simple consiste à peindre en noir un ballon métallique contenant de l'eau. La couche noire absorbe l'énergie solaire et la transmet à l'eau.
Les panneaux solaires plus performants reprennent ce principe, mais la surface qui reçoit l'énergie solaire, appelée absorbeur, est enfermée dans une enceinte transparente et hermétique, provoquant un effet de serre et augmentant le rendement de l'ensemble. Ceci permet notamment un fonctionnement en hiver. L'extraction de la chaleur se fait grâce à la circulation d'un fluide caloporteur (eau par exemple) dans un conduit recevant l'énergie calorifique.
En pratique
Il existe deux grandes catégories de capteurs : les capteurs plans et les capteurs tubulaires. Les capteurs plans comportent une surface absorbant la chaleur plate, au dessus de laquelle est éventuellement (mais pas toujours) placée une vitre. Les capteurs tubulaires sont constitués de tubes en verre dans lesquels on a fait un vide d'air. La différence principale entre ces types de capteurs est la qualité d'isolation thermique obtenue : une forte isolation thermique limite les pertes du capteur vers l'air environnant.
Les capteurs les plus "haut de gamme" actuellement font partie de la catégorie tubulaire. La forme tubulaire permet de réaliser un vide d'air, au contraire de la forme plane, dont la vitre ne résisterait pas à la pression atmosphérique (on peut néanmoins penser à mettre un autre gaz, comme dans un double vitrage à haut rendement). Le vide d'air sert à l'isolation thermique entre l'absorbeur (le matériau qui capte la chaleur) et l'air ambiant. Les capteurs tubulaires sont ceux qui ont le meilleur rendement dans les moins bonnes conditions : énergie solaire relativement faible et/ou température extérieure basse : l'un et l'autre dégradent le rapport entre l'énergie entrante (le soleil) et l'énergie perdue par défaut d'isolation vis-a-vis de l'extérieur du capteur. Ces capteurs sont donc très bien adaptés au fonctionnement dans les régions à ensoleillement plutôt moyen, en particulier si on souhaite couvrir une large fraction de l'année (par exemple : le mois de février dans le Nord de la France ou la Belgique). En été, ces capteurs sont moins performants que certains capteurs plans, mais il s'agit plutôt d'un avantage si l'installation est destinée à couvrir une large partie de l'année : une telle installation est de toute façon sur-dimensionnée pendant l'été, donc avoir un rendement supérieur est inutile, et même dommageable à cause de problèmes de surchauffe.
Les capteurs plans ont également leurs avantages. Généralement moins chers, certains ont en plus un rendement supérieur aux capteurs tubulaires dans les conditions faciles : fort ensoleillement et différence de température absorbeur - air ambiant modeste. Ce rendement supérieur s'explique par le fait que les rayons solaires atteignent plus facilement l'absorbeur de chaleur : le capteur le plus rudimentaire ne comporte aucune vitre, le soleil atteint directement la surface absorbant la chaleur (ces capteurs sont surtout destinés au chauffage de piscines, ou aux pays vraiment très ensoleillés). L'introduction d'une vitre améliore l'isolation, mais renvoie une partie des rayons solaires en les réfléchissant. Les capteurs à tubes sont généralement plus complexes, avec un peu plus d'énergie solaire perdue avant d'arriver à l'absorbeur : bien qu'il existe plusieurs systèmes, une forme de capteur répandue consiste en une double enveloppe de verre exactement comme une bouteille thermos.
Dans le nord de la France, une installation typique permet d'économiser environ 50% des besoins énergétiques nécessaires au chauffage de l'eau sanitaire d'une habitation. Mais la quantité d'énergie économisée dépend bien entendu de l'exposition et de la taille des capteurs.
Le choix d'un type de capteur dépend donc des conditions de fonctionnement (ensoleillement) et du budget. Un système très modeste, constitué d'une petite surface de capteurs plans et placé dans une région ensoleillée, est certainement rentable. À l'autre extrême, un système constitué de 15 m² de capteurs tubulaires haut de gamme fournira l'eau chaude pendant les 3/4 de l'année et un appoint au chauffage des locaux dans les régions de montagnes (froides et ensoleillées) voire les régions moins ensoleillées (Nord).
Les capteurs solaires à air (faisant circuler directement l'air de l'habitation), bien qu'un peu moins performants, sont moins chers et peuvent être réalisés en auto-construction. Ils se marient bien avec les vmc double flux également.
Solaire «passif»
On peut aussi mentionner les développements du «solaire passif», c'est-à-dire de l'utilisation de l'énergie solaire lors de la conception architecturale (façades doubles, orientation, etc.). Les innovations techniques dans le domaine de l'isolation thermique et dans celui des vitrages jouent aussi un rôle important.
- Le capteur plan ou chauffe-eau solaire
- Le four solaire
- Le frigo solaire
- Le séchoir solaire
- Le déssalinisateur solaire
- Le four à effet de serre
- Le four solaire pour cuisson
- La Serre écologique
Voir aussi
Liens internes
Liens externes
- INES : Institut National de l'Energie Solaire
- Solaire et énergies renouvelables: Annuaire Energies renouvelables
- Portail Solaire : annuaire de l'énergie solaire en France
- Association Hespul spécialisée dans les énergies renouvelables
- ResSER: réseau canadien des énergies renouvelables
- Association Outils Solaires
- Une maison solaire au pied des Vosges du Sud
- ADEME : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie
- Société Suisse pour l'Energie Solaire
- http://www.outilssolaires.com/ Information générale sur l'énergie solaire.
- Description complète de l'installation d'un particulier, Application concrète
- Une maison solaire région Toulouse, Application concrète
- Une maison solaire au pied des Vosges du Sud, Application concrète
- La maison solaire, Concevoir votre maison solaire
- Mesures solaire thermique, Fonctionnement d'une installation solaire thermique en direct
- L'énergie solaire thermique, ça prend de l'eau! | C'est peut-être une mauvaise idée dans le désert... nous dit l'environnementaliste François Tanguay | Capsule vidéo | 00:08:16
Bibliographie
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