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 des rayons du Soleil en énergie thermique.
En général, les capteurs plans sont utilisés dans les systèmes d'énergie solaire thermique à basse température. Cependant, pour des températures supérieures à 80 degrés Celsius, les capteurs plans vitrés n'ont pratiquement plus de performances et il faut recourir à d'autres systèmes de concentration solaire.
Les systèmes de captage d'énergie thermique à moyenne température sont principalement utilisés pour des applications industrielles. En revanche, 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' électricité de manière différente qu'un système solaire photovoltaïque.
Types de capteurs solaires thermiques à moyenne température
Les deux types de capteurs solaires thermiques à moyenne température sont :
1. Capteurs solaires à tubes sous vide
Les capteurs solaires sous vide sont un ensemble de tubes linéaires à travers lesquels circule en leur centre un fluide caloporteur. Dans l'espace entre le conduit par 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 thermiques et d'obtenir une meilleure utilisation de l'énergie solaire.
Le fluide caloporteur est maintenu en circuit fermé et transfère l'énergie thermique à travers un échangeur de chaleur externe.
Les collecteurs sous vide permettent chauffe eau solaire à des températures allant jusqu'à 120º C.
Avantages des capteurs à tubes sous vide
Le principal avantage de cette installation solaire thermique par rapport aux capteurs plats est leur meilleure isolation thermique donc meilleure la production de chaleur.
Dans les capteurs plats, il y a des pertes thermiques dues à la convection, tandis que dans les tubes, étant isolés sous vide, ces pertes sont réduites à des valeurs d'environ 5 %. Par rapport aux panneaux solaires plats, ces pertes avec cette technologie solaire sont jusqu'à 35 % inférieures.
1. Capteurs solaires à concentration
Les capteurs solaires à concentration sont un type de capteur solaire qui, grâce à sa forme, concentre en un point le rayonnement solaire reçu sur une surface.
Il existe différents types de capteurs à concentration, mais le principe de fonctionnement de ces installations solaires thermiques reposent 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 convectives.
Les procédures optiques avec des appareils à lentilles sont extrêmement coûteuses. Les concentrateurs les plus développés à l'heure actuelle sont ceux à réflexion au moyen de miroirs et qui pour cette gamme de température correspondent à des concentrateurs linéaires à surface réfléchissante en auge parabolique.
Utilisations de l'énergie solaire thermique à moyenne température
Quelques utilisations de cette technologie solaire sont :
Séchage solaire
L'énergie solaire thermique peut être utile pour sécher le bois de construction et les combustibles ligneux tels que les copeaux de bois pour la combustion. Le solaire est également utilisé pour les produits alimentaires tels que les fruits, les céréales et le poisson. Le séchage des récoltes par des moyens solaires est écologique et rentable tout en améliorant la qualité.
Moins il faut d'argent pour fabriquer un produit, moins il peut être vendu, ce qui plaît à la fois aux acheteurs et aux vendeurs. Les technologies de séchage solaire comprennent des collecteurs d'air à plaques transpirées pompées à très faible coût à base de tissus noirs.
L'énergie solaire thermique est utile dans le processus de séchage de produits tels que les copeaux de bois et d'autres formes de biomasse en augmentant la température tout en permettant à l'air de passer à travers et de se débarrasser de l'humidité.
Cuisine
Les cuiseurs solaires utilisent la lumière du soleil pour la cuisson, le séchage et la pasteurisation. La cuisson solaire compense les coûts de combustible, réduit la demande de combustible ou de bois de chauffage et améliore la qualité de l'air en réduisant ou en supprimant une source de fumée.
Le type de cuiseur solaire le plus simple est le cuiseur à caisson construit pour la première fois par Horace de Saussure en 1767. Un cuiseur à caisson de base se compose d'un récipient isotherme avec un couvercle transparent. Ces cuisinières peuvent être utilisées efficacement avec un ciel partiellement couvert et atteindront généralement des températures de 50 à 100 °C.
Les cuiseurs solaires à concentration utilisent des réflecteurs pour concentrer l'énergie solaire sur un récipient de cuisson. Les formes géométriques de réflecteur les plus courantes sont de type plaque plate, disque et auge parabolique. Ces conceptions cuisent plus rapidement et à des températures plus élevées (jusqu'à 350 °C) mais nécessitent une lumière directe pour fonctionner correctement.
La cuisine solaire à Auroville , en Inde , utilise une technologie de concentration unique connue sous le nom de bol solaire . Contrairement aux systèmes conventionnels de réflecteur de suivi/récepteur fixe, le bol solaire utilise un réflecteur sphérique fixe avec un récepteur qui suit le foyer de la lumière lorsque le Soleil se déplace dans le ciel. Le récepteur du bol solaire atteint une température de 150 °C qui est utilisée pour produire de la vapeur qui permet de cuisiner 2 000 repas quotidiens.
Distillation
Les alambics solaires peuvent être utilisés pour produire de l'eau potable dans les zones où l'eau potable n'est pas courante. La distillation solaire est nécessaire dans ces situations pour fournir aux gens de l'eau purifiée. L'énergie solaire chauffe l'eau dans l'alambic. L'eau s'évapore alors et se condense au fond du verre de couverture.
