La transformation du rayonnement solaire produit de la chaleur. Cette forme d’énergie solaire peut remplacer les systèmes habituels de chauffage d’eau, de l’air et des piscines domestiques. L’utilisation de l’énergie solaire thermique permet donc de réduire les coûts de consommation d’énergie jusqu’à 50%.

Fonctionnement d’une installation solaire thermique

Le rayonnement solaire est transformé en énergie thermique par des capteurs solaires. L’énergie est alors transportée vers un réservoir d’eau ou vers les pièces, selon les besoins, par un dispositif de transport de chaleur.

Les panneaux solaires thermiques

Les panneaux solaires thermiques ou capteurs solaires captent l’énergie solaire qui sera utilisée sous forme de chaleur. Plusieurs types de panneaux solaires thermiques existent mais les plus courants sont les capteurs à air et les capteurs à eau.

* les capteurs à air servent au chauffage d’une habitation en augmentant la température de l’air ambiant. Ils sont généralement constitués d’un caisson isolé protégé par une vitre teintée.

* les capteurs à eau utilisent du fluide thermique et sont généralement destinés aux systèmes de chauffe-eau solaire. Il existe plusieurs types tels que :

• Les capteurs plans à liquide avec vitrage, plus efficaces pour le stockaged’énergie solaire et la réduction de pertes thermiques.
• capteurs plans à liquide avec vitrage, moins onéreux et dont l’utilisation peut être saisonnière.
• Les capteurs à tube sous vide, plus coûteux mais les mieux adaptés pour une utilisation continue.

Les différences entre l’énergie solaire basse température et l’énergie solaire haute température réside dans le fait que :

* l’énergie solaire basse température est destinée pour le chauffage de l’eau sanitaire ou d’une pièce par le biais d’un plancher solaire direct. Des absorbeurs métalliques recueillent les rayonnements solaires captés par les capteurs thermiques vitrés. Les absorbeurs métalliques réchauffent à leur tour un réseau de tuyaux en cuivre où circule le « fluide thermique ou fluide  caloporteur ». Ce fluide arrive au niveau d’un échangeur thermique sous forme de chaleur qui servira à chauffer l’eau stockée dans un réservoir.

* l’énergie solaire haute température est destinée aux centrales solaires thermodynamiques dans le but de produire de l’électricité, les cheminées solaires et les fours solaires à concentration. De très hautes températures de 400 à 1000°C peuvent être produites en concentrant le rayonnement solaire sur une surface de captage. Une turbine utilisant la chaleur produite, va ensuite alimenter un générateur pour la production de l’électricité. C’est le principe de l’héliothermodynamie.

Le chauffage de l’eau par l’énergie solaire thermique

Pour les habitations, l’énergie solaire thermique est généralement destinée à alimenter un système de chauffe-eau solaire. Les besoins en eau chaude dans un foyer dépendent du nombre d’occupants et des appareils utilisant l’eau chaude. Des variations peuvent être également observées selon les saisons.

Le chauffe-eau solaire est constitué de :

• capteurs solaires
• réservoirs d’eau chaude
• unité de pompage pour le transport du fluide caloriporteur vers le réservoir
• contrôleur pour la fermeture et l’ouverture de l’unité de pompage
• mélange antigel pour la protection du fluide thermique contre le gel
• dispositifs de sécurité contre la surchauffe des circuits.