Définition et catégories

Le rayonnement du soleil est transformé en chaleur grâce au système solaire thermique. Il existe 3 types d’énergies solaires thermiques :

• La technologie solaire thermique à basse température
• La technologie solaire thermique à haute température
• La technologie solaire thermique passive

La technologie solaire thermique à basse température

• La technologie solaire « active » à basse et moyenne température est destinée pour obtenir de l’eau chaude sanitaire et du chauffage des pièces. Un capteur solaire thermique installé sur les toits des bâtiments achemine le rayonnement solaire vers un fluide caloporteur.
• La technologie solaire « passive » ne nécessite pas l’utilisation de capteurs solaires mais l’adaptation de l’architecture et l’utilisation de matériaux spéciaux. De basse température, l’énergie obtenue sert pour le chauffage, l’éclairage et la climatisation.

La technologie solaire thermique à haute température

• La technologie solaire concentrée ou « thermodynamique » produit une chaleur de 205 à 1000°C par concentration du rayonnement solaire. Elle actionne les turbines à gaz ou à vapeur pour la production d’électricité.

De plus amples informations sur ce thème de l'énergie solaire thermodynamique sont disponibles dans une fiche dédiée.

Fonctionnement technique ou scientifique

Fiche technique/scientifique

Deux types de panneaux solaires thermiques existent selon la nature du fluide caloporteur. Les capteurs solaires à eau sont destinés pour l’usage domestique. Les capteurs thermiques à air servent également au chauffage par ventilation de l’air chaud grâce à des absorbeurs.

Selon la structure des capteurs solaires il y a :

• Les capteurs non-vitrés faits de réseau de tubes plastiques noirs pour la circulation de fluide caloporteur. Ils servent pour le chauffage de l’eau de piscine en été.
• Les capteurs plans vitrés. Le fluide caloporteur est mélangé avec de l’antigel dans un circuit sinueux placé derrière une vitre.
• Les capteurs à tubes sous vide. Le fluide caloporteur est transporté dans un double tube sous vide.

La technologie solaire thermique active

Le chauffe-eau solaire

Des capteurs solaires plans stockent le rayonnement solaire selon le principe de l’effet de serre. Un circuit «primaire» transporte un mélange du fluide caloporteur et de l’antigel. La chaleur obtenue sera transmise à de l’eau sanitaire contenue dans un réservoir d’un circuit isolé ou circuit «secondaire». L’eau refroidie sera réchauffée par les capteurs et sera remplacée au fur et à mesure de son utilisation.

Le plancher solaire

Le fluide de 25-30°C circule dans des tubes dans le sol des bâtiments. Les besoins en énergie de chauffage diminuent ainsi. Le chauffage est relativement constant pendant toute la journée malgré l’irrégularité du rayonnement solaire grâce à l’inertie thermique de la dalle en béton.

Le rafraîchissement solaire

Une machine à absorption, après la capture du rayonnement solaire, dissocie par ébullition une solution d’eau et de bromure de lithium. Après le refroidissement de cette solution, la recombinaison de ces composants produit du froid par absorption de chaleur. Ce froid est diffusé selon le même principe de la climatisation classique.

La technologie solaire thermique passive

En France, la consommation en énergie des bâtiments équivaut à 70 millions de tonnes équivalent pétrole (tep) ou 43% de l’énergie totale consommée en 2009. Suivant les principes «d’architecture solaire ou bioclimatique», des économies énergétiques sont possibles pour le chauffage et la climatisation, grâce, entre autres, à l’utilisation de matériaux à haute efficacité thermique.

Un bâtiment est un capteur solaire efficace si on prend en considération son environnement local.

Le mur Trombe

Le mur Trombe est une technique passive pour la capture d’énergie solaire, conçue par le professeur Félix Trombe et l’architecte Jacques Michel dans les années 60 d’après un concept breveté de la fin du XIXème siècle. Le mur capteur, un bloc de matière à forte inertie,  stocke le rayonnement solaire du jour et le repartit pendant la nuit. Une vitre sur ce mur permet d’avoir un effet de serre.

Les avantages

L’énergie solaire est renouvelable, gratuite et disponible en grande quantité, même dans les régions d’ensoleillement moyen.

• C’est une énergie propre, sans rejets polluants.
• La technologie solaire thermique est simple, peu onéreuse et facilement accessible sur le marché.
• Il est facile de la stocker temporairement et de les répartir plus tard.
• Les installations thermiques sont facilement adaptables à tous les contextes domestiques si le rayonnement solaire est suffisant.

Les limites

• La production de chaleur dépend des saisons et des climats. Les installations de chauffage d’appoint demeurent nécessaires.
• La production d’électricité est impossible avec les technologies thermiques à faible température qui ne satisfont que les besoins en chaleur.