Le Solaire Thermique

Introduction

L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Cette transformation peut être soit utilisée directement (pour chauffer un bâtiment ou chauffer l’eau par exemple) ou indirectement (comme la production de vapeur d'eau pour entraîner des alternateurs et ainsi obtenir une énergie électrique).

1. L’histoire de l’énergie solaire thermique

Dans les années 1780, H.B. de Saussure invente un instrument de mesure permettant d’étudier les effets calorifiques des rayons du soleil. Il le nomme « hélio thermomètre ». Il utilise l’effet de serre obtenu par un vitrage placé au-dessus d’un absorbeur dans un caisson isolé. Il créé ainsi les premiers capteurs solaires thermiques à basse température.

En 1893, le physicien britannique James Dewar découvre l’effet thermos selon le principe d’un récipient à deux parois séparées par un vide d’air, assurant une isolation quasi- parfaite. Le principe de la bouteille isotherme permet par la suite le développement des capteurs solaires à tubes sous vide.

Les premiers chauffe-eau solaires individuels apparaissent dans les années 1910 en Californie. Après une période essentiellement consacrée au développement de l’énergie hydraulique, les essais de développement industriel de centrales solaires thermiques ont été couronnés d’un succès technique. Depuis les années 1970 et 1980, son développement prend du retard alors que le développement du photovoltaïque est favorisé. Dès lors, seules de petites unités de solaire thermique sont fonctionnelles, au détriment du solaire thermique lourd destiné à produire de l’électricité.

Depuis peu, le manque de solutions satisfaisantes à la gestion des déchets nucléaires et aux risques liés à cette source d’énergie. La diminution des gaz à effets de serre ont rendu le solaire thermique plus attractif.

2. Chauffe-eau solaire

Le chauffe-eau solaire (CES) produit de l'eau chaude en utilisant comme source d’énergie la lumière du soleil. Grâce à lui, un ménage bruxellois peut couvrir jusqu’à 70% de ses besoins en énergie pour la production d'eau chaude sanitaire (cuisine, salle de bain,…).

Performante, la technologie utilisée a atteint sa maturité. Le matériel est fiable et a une durée de vie d'au moins 25 ans. Les capteurs solaires thermiques peuvent aussi bien être installés sur des habitations déjà existantes que sur de nouvelles constructions.

Plus de 3 millions de m² de capteurs solaires étaient déjà installés en Europe en juillet 2006 et pas uniquement dans les pays méditerranéens ! L’Allemagne et les pays scandinaves en sont très équipés alors qu’ils connaissent un climat équivalent au nôtre.

Notez qu'au 1er janvier 2007, près de 855 ménages ont déjà franchi le pas d'utiliser un chauffe-eau solaire en Région de Bruxelles-Capitale.

Comment fonctionnent un chauffe-eau solaire ?

Le capteur est la partie visible de l’installation. Il se place généralement en toiture mais peut aussi être installé en auvent, en façade ou dans le jardin. Sa dimension dépend de la quantité d’eau à chauffer .Il renferme l'absorbeur, généralement en cuivre, qui absorbe le rayonnement solaire et le transmet au fluide caloporteur (= transporteur de chaleur) qui le traverse.

Il existe deux grandes familles de capteurs solaires thermiques : les capteurs plans vitrés et les capteurs tubulaires.

Les capteurs plans vitrés, ressemblant à de grandes fenêtres de toit, ont l’absorbeur placé dans un caisson métallique recouvert d’une vitre. L’isolant du caisson métallique et la vitre permettent un effet de serre qui maintient la chaleur de l’absorbeur.

Les capteurs tubulaires, quant à eux, ont l'absorbeur enfermé dans de longues bouteilles de verre sous vide placées côte à côte. Le vide d'air sert d’isolant thermique et le rend moins dépendant des fluctuations de la température

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