Introduction

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 belge peut couvrir entre 30 et 80% de ses besoins en énergie pour la production d'eau chaude sanitaire (salle de bain, cuisine…). Par ailleurs, un chauffe-eau solaire individuel (CESI) peut donner une autonomie énergétique 6 mois par an.
 
Le rayonnement solaire peut aussi être utilisé dans des usages de cuisson. Cette application est peu développée en Belgique.
En concentrant le soleil direct, le solaire thermique est exploité dans des centrales électriques dites CSP (Concentrated Solar Power). Ce type d’application n’est pas pertinent en Belgique car le rayonnement solaire annuel comporte une part importante de lumière diffuse qui n’est pas exploité par cette technologie.


 

 

La source d'énergie renouvelable : le soleil

 

Le soleil a une température périphérique de l’ordre de 6 000°C. Comme tout corps noir, il émet un rayonnement dans toutes les directions sous la forme d’un spectre, càd un ensemble d’ondes de fréquences différentes réparties selon une distribution spectrale.

 

 

Systèmes de conversion

Chauffe-eau solaire

Les capteurs solaires thermiques utilisent directement l’énergie solaire pour chauffer de l'eau. Le solaire thermique est utilisé pour la production d’eau chaude sanitaire (chauffe-eau solaire) et pour le chauffage des habitations.

Un CES est essentiellement composé des éléments suivants :

1. le capteur solaire thermique
2. le réservoir de stockage
3. le circuit primaire
4. l’échangeur de chaleur
5. les accessoires (circulateur ou pompe, régulation)
6. le chauffage d’appoint
 
Les rendements de conversion des capteurs solaires varient entre 0 et 90 %, selon les conditions de fonctionnement (température extérieure, température de l’eau et irradiation solaire). En Belgique, la productivité se situe entre 200 et 550 kWh/m² avec une valeur moyenne admise par l’AIE de 390 kWh/m².

 

Centrale électrique thermodynamique

Les trois principaux types de centrales solaires se distinguent par la manière dont les rayons solaires sont focalisés :

  • Les concentrateurs cylindro-paraboliques
  • Les centrales tours
  • Les collecteurs paraboliques

Un autre type de centrale électrique est la centrale à cheminé. Une tour solaire est construite de manière à canaliser l'air chauffé par le soleil afin d'actionner des éoliennes pour produire de l'électricité.

 

Réfrigération solaire

La réfrigération peut être opérée avec des machines à sorption alimentée par la chaleur fournie par des capteurs solaires thermiques. Pour que l’appareil de sorption fonctionne, l’apport de chaleur doit atteindre une température seuil au-dessous de laquelle le cycle thermodynamique ne fonctionne pas. La température seuil de fonctionnement se situe entre 70 et 100 °C pour les technologies d’adsorption et de 45 à 85 °C pour celles à absorption.

Les systèmes à sorption utilisant de l’eau comme réfrigérant peuvent atteindre des températures jusqu’à tout au moins 5 à 6°C, càd elles ne permettent pas de faire de la glace. Par contre, avec de l’ammoniac comme réfrigérant, les machines à sorption peuvent atteindre des températures de – 60°C.
 

 

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