Capteur solaire thermique
Appareil qui absorbe la lumière du soleil et transmet la chaleur à un fluide, surtout pour l’eau chaude sanitaire, le chauffage, les réseaux de chaleur et la chaleur industrielle.
Les capteurs solaires thermiques convertissent directement la lumière en chaleur, avec des rendements optiques bien supérieurs à celui de la conversion photovoltaïque en électricité. Les principaux types sans concentration :
- Capteurs plans vitrés : un absorbeur à revêtement sélectif dans un caisson isolé et vitré ; idéaux pour 30–80 °C.
- Capteurs à tubes sous vide : absorbeurs placés dans des tubes de verre sous vide qui réduisent les pertes par convection ; plus performants en climat froid et jusqu’à environ 120 °C.
- Capteurs non vitrés : nattes en plastique pour les piscines.
Selon l’ISO 9806, les capteurs plans ont en général un rendement optique η0 de 0,75–0,82 et un a1 de 3–4 W/m²K ; les tubes sous vide ont un η0 plus faible (0,6–0,75) mais un a1 d’environ 1–1,5 W/m²K. Le rendement baisse à mesure que l’écart entre la température du capteur et la température ambiante augmente.
La puissance installée mondiale avoisine 550 GWth, dont environ les trois quarts en Chine, surtout des chauffe-eau à thermosiphon (IEA SHC, Solar Heat Worldwide). Un chauffe-eau solaire individuel couvre en général 50–70 % des besoins annuels en Europe centrale et 70–90 % en Méditerranée, avec un stockage thermique dans un ballon d’eau chaude. Au Danemark, de grands champs de capteurs alimentent des réseaux de chaleur, avec un stockage saisonnier en fosse. Dans les bâtiments, le solaire thermique subit une concurrence croissante du photovoltaïque associé à une pompe à chaleur. Les capteurs à concentration destinés à la production d’électricité relèvent du CSP.
Termes associés
Tous les termes →- Solaire thermodynamique à concentration (CSP)
Centrales qui concentrent le rayonnement solaire direct à l’aide de miroirs sur un récepteur, où un fluide chauffé alimente une turbine à vapeur, le plus souvent avec un stockage thermique intégré.
- Stockage thermique
Stockage de l’énergie sous forme de chaleur ou de froid, sensible, latente (changement de phase) ou thermochimique, pour un usage ultérieur en chaleur ou pour produire de l’électricité.
- Réseau de chaleur
Réseau de canalisations isolées qui distribue de l’eau chaude ou de la vapeur produite par des sources centrales vers de nombreux bâtiments, pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.
- Pompe à chaleur (PAC)
Appareil qui utilise un cycle frigorifique pour transférer la chaleur d’une source plus froide (air, sol, eau) vers un milieu plus chaud, en fournissant 2 à 5 unités de chaleur par unité d’électricité.
- Irradiation (ensoleillement)
Énergie solaire reçue par unité de surface sur une période, exprimée en général en kWh/m² par jour ou par an ; l’intégrale de l’éclairement dans le temps.