Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

L'énergie solaire thermique

L'énergie solaire thermique

L'énergie solaire thermique consiste à exploiter l'énergie du  Soleil  pour la transférer sur un milieu porteur de chaleur, généralement de l'eau ou de l'air. C'est une forme d'énergie renouvelable, durable et respectueuse de l'environnement. Ce mode de production d'énergie peut être appliqué dans les maisons et les petites installations, mais également dans les grandes centrales solaires thermiques.

Parmi les différentes applications de cette source d'énergie renouvelable, il y a la possibilité de générer de l'électricité via une centrale solaire thermique. La technologie actuelle permet de chauffer de l'eau avec le rayonnement solaire pour produire de la vapeur et ensuite obtenir de l'énergie électrique. Bien que les performances thermodynamiques ne soient pas très élevées par rapport à d'autres systèmes, le prix du carburant est nul.

Principe de fonctionnement d'une centrale solaire thermique

Le principe de fonctionnement de ce type de rayonnement solaire est très similaire, il existe deux applications principales de l' énergie thermique solaire. Dans ces centrales solaires thermiques, le rayonnement solaire est concentré en un point générateur de vapeur, une turbine à vapeur reliée à un générateur électrique est activée. Le générateur électrique est responsable de la transformation de l'énergie mécanique en électricité. L'exploitation d'une centrale solaire thermique est très similaire à celle d'une centrale thermique ou d'une centrale nucléaire. La différence réside dans la manière de générer de la chaleur pour obtenir de la vapeur. Dans une centrale thermique, la chaleur provient de la combustion de combustibles fossiles (généralement du charbon). Dans un centre nucléaire, la chaleur est obtenue en fissurant le noyau d'atomes d'uranium et, enfin,

Les collecteurs d'énergie solaire thermique sont chargés de capter l' énergie thermique du rayonnement solaire. Ces capteurs solaires sont classés en tant que capteurs à basse, moyenne et haute température, en fonction de leur mode de fonctionnement.

Le schéma de base d'une installation d'énergie solaire thermique est le suivant:

Schéma de base d'une installation d'énergie solaire thermique

Une installation solaire thermique comprend plusieurs systèmes:

Système de collecte de rayonnement solaire

Le système de collecte du rayonnement solaire est constitué de capteurs solaires connectés les uns aux autres. La fonction de ces panneaux est de capter l'énergie solaire pour la transformer en énergie thermique, en augmentant la température du fluide qui circule dans l'installation. 

Il existe un grand nombre de systèmes de captage du rayonnement solaire. Le choix de tel ou tel système dépendra principalement de savoir s'il s'agit d' installations solaires thermiques de basse, moyenne ou haute température.

Parmi les différents systèmes de captage solaire, nous soulignons:

  • Le capteur solaire plat. Il s'agit du capteur solaire le plus répandu. Il est possible d'obtenir des augmentations de température de 60 ° C à moindre coût. Il est utilisé dans les centrales solaires thermiques à basse température.
  • Capteurs solaires thermiques non vitrés. Il est courant, par exemple, de chauffer l'eau de piscine. La hausse de température est basse, autour de 30 degrés Celsius. Ils sont moins chers que les capteurs solaires plats.
  • Capteurs solaires à vide. Ils sont constitués de tubes métalliques recouvrant le tube métallique contenant le fluide de travail, laissant entre eux une chambre servant d'isolant. Ils ont un rendement très élevé, mais leur coût est également élevé.
  • Capteurs solaires avec systèmes de concentration de rayonnement. Ils sont utilisés pour des installations nécessitant des températures plus élevées. Des panneaux de formes paraboliques ou semi-cylindriques sont utilisés.
  • Capteurs solaires thermiques avec systèmes de suivi de la position du soleil. Leur position et leur inclinaison varient au cours de la journée pour maintenir une position perpendiculaire au rayonnement solaire reçu.

Système d'accumulation d' énergie thermique solaire

Schéma d'une installation d'énergie solaire thermique dans une maisonUn système d'accumulation d'énergie thermique solaire consiste à stocker l' énergie thermique dans un réservoir d'accumulation pour une utilisation ultérieure. L'eau chaude obtenue grâce au système de collecte est acheminée à l'endroit où elle sera utilisée.

L'eau chaude stockée peut être utilisée directement, comme dans le cas du chauffage de l'eau d'une piscine, dans les applications d'eau chaude domestique ou dans la demande de chauffage.

Parce que le moment de besoin d'eau chaude ne coïncide pas toujours avec le moment où il ya suffisamment de radiations, il faudra tirer le meilleur parti des heures de soleil pour accumuler de l'énergie thermique sous forme d'eau chaude.

Le système d'accumulation d'énergie thermique comprend un ou plusieurs réservoirs d'eau chaude. La taille des réservoirs de stockage doit être proportionnelle à la consommation estimée et répondre à la demande en eau chaude pendant un ou deux jours.

Système de distribution d'énergie thermique solaire

Une fois que les capteurs solaires ont chauffé le fluide caloporteur (eau ou air) en augmentant son énergie thermique, nous pouvons transférer cette énergie thermique à d'autres sources plus froides.

Ce système comprend tous les éléments destinés à la distribution du caloporteur et au conditionnement en vue de la consommation: contrôle, conduites, vases d'expansion, pompes, siphons, vannes, etc. Ce système fait également partie du système de support basé sur l'énergie conventionnelle (électricité, chaudière à gaz ou diesel), nécessaire pour éviter les défaillances éventuelles résultant de l'absence de rayonnement solaire et pour faire face aux pics de demande.

Systèmes de support d'énergie conventionnels

Les installations solaires thermiques ont besoin de systèmes d'appui classiques en prévision de l'absence de rayonnement solaire ou d'une consommation supérieure à la taille. Dans la plupart des cas, tant dans les installations de maisons unifamiliales que dans les bâtiments résidentiels, les installations solaires sont conçues pour fournir aux maisons 60 à 80% de l'eau chaude requise, bien que dans les zones très ensoleillées. année, le pourcentage de contribution est généralement plus élevé.

Ces systèmes de support énergétique peuvent provenir de différentes sources. Si l'installation est connectée au réseau, l'alimentation en électricité de la compagnie d'électricité elle-même peut être utilisée. Dans d'autres cas, d'autres sources d'énergie renouvelables (l'énergie éolienne ou hydraulique peuvent être utilisées si les conditions le permettent) ou des sources d'énergie non renouvelables. Les sources d'énergie non renouvelables peuvent être dérivées de dérivés de combustibles fossiles (pétrole, charbon ou gaz naturel). Dans certaines installations, des chaudières à pellets ou à biomasse sont utilisées.

Au cours des mois où le rayonnement solaire est le plus faible, 60% des besoins en énergie ne sont pas satisfaits. Au contraire, pendant les mois d'été, pratiquement 100% d'entre eux sont atteints. Ainsi, l'objectif de la conception des installations thermiques solaires est de couvrir au minimum 60% des besoins énergétiques annuels en fonction de la zone géographique.

Faire semblant de couvrir plus de 60% ou 70% par an de l'énergie solaire thermique nécessiterait la mise en place d'un très grand champ solaire, ce qui entraînerait un coût extrêmement élevé qui ne serait jamais amorti. En outre, une installation thermique solaire de cette taille entraînerait un excédent de production au cours des mois de rayonnement solaire le plus important qui ne pourrait pas être utilisé et causerait des problèmes de surchauffe tout au long de l'installation.

Pour cette raison, les installations qui fonctionnent le mieux et qui sont rentables auparavant sont celles qui ont besoin d'eau chaude sanitaire toute l'année, de chauffage pour l'hiver et d'une piscine pour l'été ou même toute l'année.

Aspects économiques et sociaux d'une installation d'énergie solaire thermique dans une maison

L'investissement initial d'un système d'énergie solaire thermique sera supérieur à celui d'un système classique d'approvisionnement en énergie. D'autre part, ses coûts d'exploitation pendant plus de 25 ans de la vie de l' installation solaire thermique seront sans importance par rapport à l'achat de combustible ou d'énergie électrique, à la réparation, à la maintenance, etc. associé au système d'énergie conventionnel.

L'un des avantages de l'énergie solaire réside dans sa partie économique: toute l'énergie que nous obtenons du Soleil avec des capteurs solaires thermiques sera l'énergie que nous aurons besoin de produire (combustible brûlant dans une chaudière) ou de consommer (à partir du réseau de distribution d'électricité). distribution). Une installation d'énergie solaire thermique finit par en tirer profit au fil des ans, car les économies d'énergie qu'elle produit sont réalisées en économies. Au fil des ans, les économies réalisées nous permettront d'amortir le coût de l'installation. Cet amortissement peut aller de 5 à 12 ans en fonction de la taille de l'installation, de l'aide obtenue totalement perdue, du lieu où elle est installée (plus ou moins de rayonnement solaire) et des besoins de l'utilisateur.

Dans le cas de l'installation de ces installations solaires thermiques dans des maisons neuves ou réhabilitées, l'amortissement peut être considéré comme instantané. L'augmentation que représente le prix total de la maison est très faible; Le montant payé chaque année pour ce coût plus élevé d'un prêt hypothécaire est inférieur au montant en euros correspondant au coût le plus bas de l'essence ou du diesel.

Nous soulignons les principaux avantages de l'énergie solaire thermique:

  • Avantages économiques Pour les mêmes besoins, le système conventionnel devra consommer moins de carburant (dérivé de combustibles fossiles ou de biomasse), ce qui représentera une dépense annuelle inférieure pour l'utilisateur. De plus, l'énergie solaire est indépendante du combustible conventionnel et de son alimentation, car elle est compatible avec tout système conventionnel et indépendante de la variation du prix d'achat du combustible.
  • Avantages pour l' environnement, étant donné que les systèmes de production d'énergie a des coûts environnementaux conventionnels très importants (CO 2 , le changement climatique, effet de serre, les déchets, les déchets nucléaires, les pluies acides, etc.) par rapport aux systèmes solaires. En moyenne, un m 2 de capteur solaire thermique permet d'éviter l'émission d'une tonne de CO 2 dans l'atmosphère chaque année .
  • Entretien facile La durée de vie utile des installations thermosolaires est supérieure à 25 ans et l'entretien qu'elle nécessite, bien qu'il soit nécessaire de le faire, est beaucoup moins important que dans le cas des systèmes classiques.

Cependant, l'un des inconvénients de l'énergie thermique solaire est que l'installation du même système conventionnel que celle qui serait obtenue si les capteurs solaires ne sont pas installés est requise. Parfois, son montage dans des bâtiments existants est problématique en raison de son manque de prévision au niveau du projet.

valoración: 3.3 - votos 12

Références

Dernier examen: 12 septembre 2019