L’énergie solaire thermique à moyenne température est utilisée dans des applications nécessitant des températures comprises entre 100 et 400 degrés Celsius. L'énergie solaire thermique est une source d'énergie renouvelable qui convertit l'énergie solaire en énergie thermique.
En général, les capteurs plats sont utilisés dans les systèmes d'énergie solaire thermique à basse température. Cependant, pour des températures supérieures à 80 degrés Celsius, les capteurs plats n'ont pratiquement plus de performances et il faut utiliser d'autres systèmes solaires à concentration.
Les systèmes de récupération d’énergie thermique à moyenne température sont principalement utilisés pour des applications industrielles. D'autre part, les systèmes à basse température sont utilisés pour obtenir de l'eau chaude sanitaire et les systèmes à haute température sont utilisés pour produire de la vapeur et générer de l'énergie électrique.
Types de capteurs solaires moyenne température
Les deux types de capteurs solaires thermiques moyenne température sont :
1. Capteurs solaires à tubes sous vide
Les capteurs solaires sous vide sont un ensemble de tubes linéaires dans lesquels circule un fluide caloporteur au centre. Dans l'espace entre le conduit dans lequel circule le fluide et la couche externe du tube, un vide est généré pour empêcher la transmission de chaleur par convection afin de réduire les pertes et d'obtenir une meilleure utilisation de l'énergie solaire.
Le fluide caloporteur est maintenu en circuit fermé et transfère l’énergie thermique via un échangeur thermique externe.
Les capteurs sous vide permettent d'atteindre des températures allant jusqu'à 120º C.
Avantages des collecteurs à tubes sous vide
Le principal avantage par rapport aux capteurs plats réside dans leur meilleure isolation thermique.
Dans les capteurs plats, il y a des pertes thermodynamiques dues à la convection, tandis que dans les tubes isolés sous vide, ces pertes sont réduites à des valeurs d'environ 5 %. Par rapport aux panneaux solaires plats, ces pertes sont jusqu'à 35 % inférieures.
1. Collecteurs solaires à concentration
Les capteurs solaires à concentration sont un type de capteur solaire qui, grâce à sa forme, concentre le rayonnement solaire reçu sur une surface en un point.
Il existe différents types de collecteurs à concentration, mais le principe de fonctionnement repose sur un agencement de miroirs qui réfléchissent tout le rayonnement solaire reçu sur un point ou un tube de verre situé le long de la ligne focale du miroir.
Au point focal se trouve la surface absorbante en contact avec le fluide caloporteur. Cette disposition entre l'absorbeur et le fluide vise à réduire les pertes par convection.
Les procédures optiques avec des dispositifs à lentilles sont extrêmement coûteuses. Les concentrateurs les plus développés actuellement sont ceux à réflexion par miroirs, qui pour cette plage de température correspondent à des concentrateurs linéaires à surface réfléchissante parabolique.
Utilisations et applications des systèmes moyenne température
Les systèmes solaires thermiques à moyenne température sont utilisés dans diverses applications qui nécessitent des températures plus élevées que les systèmes solaires à basse température, mais pas aussi élevées que celles requises dans les systèmes solaires à haute température.
Certaines des utilisations les plus courantes comprennent :
- Chauffage de l'eau : Les systèmes solaires thermiques à moyenne température sont idéaux pour chauffer l'eau utilisée dans les applications résidentielles, commerciales et industrielles. Cela comprend l'eau chaude sanitaire dans les maisons, les piscines et les systèmes de chauffage, ainsi que le chauffage par le sol dans les bâtiments commerciaux.
- Processus industriels : Dans l'industrie, ces systèmes sont utilisés pour fournir de la chaleur dans des processus qui nécessitent des températures modérément élevées, tels que la stérilisation, la pasteurisation et la cuisson dans l'industrie alimentaire, ainsi que dans les applications de séchage et de chauffage dans l'industrie manufacturière.
- Production d'électricité : Certains systèmes solaires thermiques à moyenne température sont utilisés pour produire de l'électricité en produisant de la vapeur, qui entraîne ensuite une turbine reliée à un générateur.
- CVC et refroidissement : Dans les applications commerciales et résidentielles, ces systèmes peuvent également être utilisés pour le CVC, fournissant de la chaleur ou du refroidissement à la demande.
- Dessalement de l'eau : Dans les régions arides, des systèmes solaires thermiques à moyenne température sont utilisés pour le dessalement de l'eau de mer, ce qui permet d'alimenter en eau potable les zones aux ressources en eau limitées.
- Agriculture : En agriculture, ils sont utilisés pour le chauffage des serres, le séchage des produits agricoles et les applications d’irrigation.
Ces systèmes fournissent une source d'énergie renouvelable et durable pour un large éventail d'applications, contribuant à la réduction des coûts énergétiques et à la réduction des émissions de carbone. Leur polyvalence et leur efficacité les rendent attractifs pour une variété de secteurs.