L’énergie solaire thermique

L’énergie solaire thermique est le résultat de la transformation en énergie thermique (chaleur) du rayonnement solaire. Cette transformation permettra ainsi de chauffer de l’air ou de l’eau dans de nombreux cas d’applications solaires. Par exemple, l’énergie solaire thermique peut être utilisée à la place des systèmes traditionnels de chauffage d’eau, de chauffage d’air et de chauffage de piscine domestique pour pouvoir effectuer des économies de coût et d’énergie car il est bien connu que ce sont ces systèmes de chauffage traditionnels qui consomment le plus d’électricité. Grâce à l’énergie solaire thermique cependant, les coûts de consommation d’énergie peuvent être réduits de 50%.

Fonctionnement d’une installation solaire thermique

C’est grâce à des capteurs solaires que l’installation solaire thermique capte le rayonnement du soleil pour le transformer en énergie thermique ou chaleur. Cette énergie thermique sera ensuite transférée à un réservoir d’eau ou à une pièce ou autres, au moyen d’un dispositif de transport de chaleur.

Les panneaux solaires thermiques

Les panneaux solaires thermiques apparaissent sous la forme de capteurs solaires qui captent l’énergie solaire et la restitue sous forme de chaleur. Il existe plusieurs types de panneaux solaires ou capteurs solaires thermiques mais les plus utilisés sont en général les capteurs à air et les capteurs à eau.

* Les capteurs à air sont essentiellement composés d’un caisson isolé protégé par une vitre teintée et servent à réchauffer de l’air pour permettre l’augmentation de quelques degrés de la température de l’air ambiant dans une pièce ou dans une maison. Concernant son fonctionnement, l’ai froid qui entre dans le capteur est réchauffé et cette chaleur est directement transmise à la pièce à chauffer.

* Les capteurs à eau que l’on utilise pour les systèmes de chauffe-eau solaire et qui fonctionnent à l’aide d’un fluide thermique. Il existe différents types de capteurs solaires thermiques à eau tels que :
. Les capteurs plans à liquide avec vitrage, qui ont l’avantage d’emmagasiner un maximum d’énergie solaire et qui entraînent peu de pertes thermiques ;
. Les capteurs plans à liquide sans vitrage, qui ont l’avantage d’être moins coûteux que ceux avec des vitrages et qui sont à usage saisonnier ;
. Les capteurs à tube sous vide qui sont les plus performantes mais aussi les plus coûteuses et qui ont l’avantage de pouvoir être fonctionnels en permanence.

L’énergie solaire basse température et l’énergie solaire haute température
* L’énergie solaire basse température est le plus souvent utilisée pour le chauffage de l’eau sanitaire ou pour le chauffage d’une pièce par l’intermédiaire d’un plancher solaire direct. Pour cela, le rayonnement solaire est capté par des capteurs thermiques vitrés qui le transmettront à des absorbateurs métalliques. Ces derniers vont réchauffer un réseau de tuyaux en cuivre dans lesquels circule ce qu’on appelle un « fluide thermique ou fluide caloporteur ». Par la suite, le fluide va aller dans un échangeur thermique pour lui transmettre la chaleur et c’est cet échangeur qui chauffera l’eau stockée dans un réservoir.

* L’énergie solaire haute température est surtout utilisée pour les centrales solaires thermodynamiques pour produire de l’électricité, les cheminées solaires ou les fours solaires à concentration. Si le rayonnement du soleil est concentré sur une surface de captage, cela permet d’obtenir de très hautes températures comprises en général entre 400 et 1.000°C. La chaleur produite par ce processus produira par la suite de la vapeur qui viendra alimenter une turbine et cette dernière va ensuite alimenter un générateur qui va produire de l’électricité. On parle alors d’héliothermodynamie.

L’énergie solaire thermique pour le chauffage de l’eau

Pour les habitations, l’énergie solaire thermique est surtout utilisée dans le cadre d’un système de chauffe-eau solaire. Un système de chauffage solaire doit permettre de satisfaire les besoins en eau chaude d’une habitation qui sont déterminés en fonction du nombre d’occupants, du nombre d’appareils utilisant l’eau chaude et de la période d’utilisation du chauffe-eau solaire.

Ce dernier est composé en général de :
* Capteurs solaires : pour capter les rayons solaires
* Réservoirs d’eau chaude : pour stocker l’eau chauffée à utiliser
* Unité de pompage : pour transporter le fluide caloriporteur provenant du capteur solaire au réservoir d’eau chaude.
* Contrôleur : pour actionner l’ouverture et la fermeture de l’unité de pompage.
* Mélange anti-gel : pour protéger le fluide thermique contre le gel lors des basses températures.
* Dispositifs de sécurité : pour prévenir la surchauffe des circuits du système solaire.