Pour transfomer de l'énergie solaire en thermique, il faut utiliser des capteurs solaires.
Il existe 3 types de capteurs solaires :
- Les capteurs non vitrés :
Ces capteurs ont une structure très simple : il s’agit tout simplement d’un réseau de tubes noirs.
Les tubes sont noirs car en physique, un objet qui nous apparait noir ne renvoie, en réalité, aucune lumière : en effet, le noir absorbe tout.
Ainsi, en mettant des tubes noirs, on est sûr que les tubes vont absorber toute la lumière solaire, ainsi que les infrarouges qui sont la chaleur.
Peu rentables, ils sont majoritairement utilisés pour le chauffage des piscines en été, où la température à la sortit est aux environs de 20°C, et peu plus sous de forts ensoleillements.
Leurs avantages : ils sont peu coûteux, environ 150€ TTC par m² de capteurs, avec la pose comprise:
- Les capteurs à tubes sous vide :
Ce panneau est constitué de double tubes sous vide, à l'interrieur desquels circule un fluide caloporteur.
Un fluide calopoteur est, comme l'indique son nom, un fluide qui transporte la chaleur.
Le plus souvent, ce fluide est un mélange d'eau + antigel, ce qui permet au capteur d'être utilisé tout au long de l'année, même en hiver.
C'est un capteur très performant : la température du fluide calopoteur peut atteindre jusqu'à 100°C, mais sa température moyenne est de 85°C.
En plus de la grande température que peut atteindre le fluide, ces capteurs sont ceux qui ont un meilleur rendement en hiver et qui régissent le mieux à un ensoleillment diffus. Ils sont donc moins sensibles à une exposition imparfaite : ainsi, ils peuvent capter la lumière avec un fort rendement même si les incidances ne sont pas optimales.
Néanmoins, ces capteurs ont le prix d'achat le plus élevé de leur catégorie : il faut compter au moins 700 € pour un panneau de 2.6 m².
700 €/ 2.6 m² = 269.23 €/m² ; Donc, par m², le prix d'achat moyen d'un panneau de tubes sous vide est de 270 €.
L'usage de ces capteurs est assez répendu en Europe du nord et en Suisse. Egalement, on les retrouve majoritairement sur les bâtiments tertiaires (hopitaux, etc.) pour assurer leur production d'eau chaude.
-Les capteurs à plans vitrés :
Comme pour les capteurs à tubes sous vide, ces capteurs fonctionnent avec un fluide caloporteur.
Dans ceux-là, le fluide passe dans des tubes plaqués en dessous d'une feuille absorbante, le tout placé derrière une vitre qui est elle même dans un caisson isolé de laine minérale pour assurer l'isolation.
La vitre permet de garder la majorité du rayonnement, mais il y a quand même des pertes.
Ce sont les plus répondus et ils sont assez simples de compréhension. Voici le principe de fonctionnement de ces capteurs solaires pour qu'ils aient le meilleur rendement possible :
Les rayons du soleil passent sous le vitrage. Sous ce vitrage, une fine couche de chrome (Cr) chauffe : il émet des rayons infrarouges. Les infrarouges sont bloqués entre les plaques de verre et celle en métal, qui fait office de film réflecteur. Puis l'air contenu entre les deux plaques chauffe et c'est ce qui améliore le rendement. Ensuite, par conduction, la chaleur de l'absorbeur est transmise au fluide caloporteur.
Ce fluide est ensuite envoyé vers un ballon d'eau chaude grâce à d'une pompe. Une fois dans le ballon, il transmet sa chaleur à l’eau domestique.
Néanmoins, si l'ensoleillement n'est pas suffisant pour amener l'eau à bonne température, le chauffe-eau peut être relié à une chaudière d'appoint pour suppléer le panneau.
A l’inverse des capteurs à tubes sous vide sous vide, les plans vitrés ont un meilleur rendement l’été et leur mise en œuvre est encore plus simple avec une meilleur intégration en toiture.
La température de leur fluide peut être comprise entre 50 et 80°C.
Son principal avantage est que son prix qui est moins élevé que celui des capteurs à tubes sous vide, mais qu’il est quand même assez performant.
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