L'énergie solaire thermique à basse température est un moyen innovant et durable de tirer parti du rayonnement solaire pour de multiples applications. Cette approche utilise des capteurs solaires pour capter la chaleur du soleil et la convertir en énergie utile, avec des températures plus modérées que l'énergie solaire à haute température.
Il est utilisé pour chauffer l'eau, les espaces et dans les applications agricoles, contribuant ainsi à la réduction des coûts énergétiques et des émissions de carbone. Ses avantages incluent la durabilité, de faibles coûts d’exploitation, une polyvalence et un impact environnemental moindre, ce qui en fait une solution prometteuse pour la production de chaleur et d’électricité dans diverses applications.
A quoi sert l’énergie solaire thermique ?
L’utilisation de l’énergie solaire thermique à basse température est utilisée dans de nombreuses applications, parmi lesquelles nous soulignons les suivantes :
Production d'Eau Chaude Sanitaire (ECS)
La principale application de l’énergie solaire thermique est la production d’eau chaude sanitaire (ECS) pour le secteur domestique et tertiaire. L'eau chaude sanitaire est utilisée à une température de 45 degrés Celsius. Cette température peut être facilement atteinte grâce à des capteurs solaires plats pouvant atteindre une température moyenne de 80 degrés Celsius.
Chauffage basse température
Les systèmes de chauffage solaire complètent le système de chauffage traditionnel, notamment pour les systèmes utilisant de l'eau d'appoint à moins de 60 °C.
Pour le chauffage avec apport solaire, le système qui fonctionne le mieux est le chauffage par le sol (un circuit formé par un réseau de tuyaux à travers le sol), puisque la température du fluide qui circule dans ce circuit est d'environ 45 °C, facilement réalisable grâce à des capteurs solaires. .
Chauffage de l'eau de piscine
L'utilisation de capteurs solaires permet un soutien énergétique dans les piscines extérieures, prolongeant ainsi la période de baignade.
Il faut tenir compte du fait que la législation de certains pays n'autorise pas le chauffage des piscines extérieures à l'aide de sources d'énergie conventionnelles, qui sont généralement des sources d'énergie non renouvelables.
Dans ce type d'installations, des capteurs solaires sans verre peuvent être utilisés. Ces panneaux solaires sont simplement constitués d’un grand nombre de minuscules tubes en métal ou en plastique disposés en serpentin dans lesquels circule l’eau.
Systèmes de collecte du rayonnement solaire
Le système de collecte du rayonnement solaire est composé de capteurs solaires reliés entre eux. Sa mission est de capter l'énergie solaire pour la transformer en énergie thermique, augmentant ainsi la température du fluide qui circule dans l'installation.
Le capteur solaire plan est constitué d'une plaque métallique qui est chauffée par le rayonnement solaire lors de son exposition au Soleil (absorbeur). Cette plaque est noire afin de ne pas refléter le rayonnement solaire incident. Normalement, le panneau solaire est placé dans une boîte avec un couvercle en verre. L'eau circule à l'intérieur de la boîte à travers un serpentin ou un circuit de tubes afin que la chaleur soit transmise au fluide par un processus thermodynamique.
L'effet produit est similaire à celui d'une serre, la lumière du soleil traverse la plaque de verre et chauffe la plaque noircie. Le verre est un « piège solaire », car il laisse passer le rayonnement solaire (onde courte) mais ne laisse pas échapper le rayonnement thermique émis par la plaque noircie (onde longue) et par conséquent, cette plaque s'échauffe et transmet de la chaleur. au liquide qui circule dans les tubes.
Il existe également des capteurs solaires sous vide sur le marché. Ils sont constitués de tubes métalliques qui recouvrent le tube métallique contenant le fluide de travail, laissant entre eux une chambre qui agit comme un isolant. Ils ont des performances très élevées, mais leur coût est également élevé.
Composants d'un capteur solaire
Les capteurs solaires thermiques sont constitués de plusieurs éléments clés :
- Couverture : La couverture, réalisée en matériau transparent, joue un rôle essentiel dans la minimisation des pertes thermiques et la réduction des pertes thermodynamiques.
- Canal d'air : Le canal d'air agit comme une chambre séparant la housse de la plaque absorbante et peut être vide ou rempli d'air ou d'un autre fluide.
- Plaque absorbante : La plaque absorbante est la partie du capteur qui capte l'énergie solaire et la convertit en chaleur. Il doit avoir une grande capacité d’absorption du rayonnement solaire et, en même temps, minimiser l’émission de chaleur.
- Tubes ou conduits : Les tubes sont en contact direct avec la plaque absorbante pour maximiser le transfert de chaleur par conduction thermique. Le liquide circulant dans ces tubes est chauffé et transporte la chaleur vers un réservoir de stockage.
- Couche isolante : La couche isolante recouvre l'ensemble du système et évite les pertes de chaleur. Pour obtenir une isolation optimale, un matériau à faible conductivité thermique est utilisé.
Ensemble, ces composants permettent aux capteurs solaires thermiques de capter et d'utiliser efficacement l'énergie solaire pour chauffer des fluides qui sont ensuite stockés et utilisés dans des systèmes de chauffage de l'eau ou dans des applications industrielles et commerciales.
Avantages des systèmes basse température
L’énergie solaire thermique à basse température offre plusieurs avantages :
- Durabilité : utilise une source d’énergie inépuisable et propre : le rayonnement solaire.
- Réduction des coûts : Peut réduire les dépenses de chauffage et d’eau chaude dans les maisons et les entreprises.
- Respectueux de l'environnement : minimise les émissions de gaz à effet de serre et réduit la dépendance aux combustibles fossiles.
- Polyvalence : appliqué aux systèmes de chauffage de l'eau, au chauffage des locaux, au refroidissement solaire et aux applications agricoles.
- Faibles coûts d’exploitation : Une fois installés, les systèmes à basse température sont économiques à exploiter et nécessitent un entretien minimal.
- Stockage de chaleur : vous pouvez intégrer des systèmes de stockage de chaleur pour maintenir la disponibilité de l’énergie pendant les heures non solaires.
- Indépendance énergétique : Les utilisateurs peuvent réduire leur dépendance aux réseaux électriques conventionnels.
- Applications décentralisées : elles peuvent apporter de l’énergie à des zones reculées sans accès aux réseaux électriques.