Un capteur solaire thermique, c’est quoi ?
Un capteur photovoltaïque (PV) convertit les rayons solaires directement en électricité et offre de nombreux avantages, comme le stockage d’énergie. Le capteur thermique, lui, fonctionne beaucoup plus simplement. L'énergie des rayons solaires s'accumule et se retransmet dans l’air ou dans l’eau sous forme de chaleur sans appareils de conversion coûteux. Le principe est exactement le même que celui de votre boyau d’arrosage qui traine en plein soleil l'été : les rayons chauffent le boyau qui communique la chaleur à l'eau contenue à l'intérieur sans aucune intervention supplémentaire...
Il existe sur le marché d’innombrables modèles, pour chauffer l'eau ou sa maison, mais si l'envie de bricoler vous prend, il est possible de fabriquer vous-même des capteurs thermiques.
Dans tous les cas, en climat froid, c'est du glycol qui coulera dans les tubes du capteur afin d'éviter que le panneau ne gèle.
Un capteur thermique, c’est efficace?
L’efficacité d’un capteur solaire thermique est déterminée en partie par son taux d’absorption, et en partie par son émissivité. Son efficacité ne se limite donc pas au niveau de chaleur qu’il va collecter, mais également au taux qu’il va émettre (ou perdre) avant qu'elle ne parvienne à sa destination.
Les premiers modèles avaient des taux d’absorption très élevés, de l’ordre de 90 à 95 %, mais ils avaient aussi des taux d’émissivité d’environ 55 à 95 %... La balance entre les deux n'était plus si intéressante : une part importante de la chaleur pouvait être perdue avant de se rendre à destination! Ces modèles utilisaient également une peinture noire standard, alors que les modèles actuels ont des revêtements conçus pour absorber, et retenir la chaleur.
Même si les capteurs thermiques de la nouvelle génération disponibles sur le marché sont vraiment performants, leur « compétiteur » dans l'industrie du solaire, le photovoltaïque, dépasse l'ancienne avance du thermique et affecte le retour sur investissement. Non que la qualité et l'efficacité du solaire thermique reculent, mais il y a une école qui dit qu'un dollar solaire est mieux investi dans le photovoltaïque, même en utilisant l'énergie générée pour chauffer l'eau avec un chauffe-eau traditionnel.
Ce décalage s'explique par le fait que, non seulement les panneaux photovoltaïques ont fait l'objet d'avancées technologiques importantes, mais surtout leur coût est en baisse constante. De leur côté, les panneaux thermiques s'affichent grosso modo toujours au même prix. Et la conception thermique est toujours très bonne, mais la compétition s'améliore beaucoup. L'avantage comparatif du photovoltaïque pèse lourd dans la balance: alors que la radiation solaire doit être utilisée de manière instantanée avec un capteur thermique, elle peut être utilisée par de nombreux équipements, être stockée dans des batteries ou envoyées sur le réseau public contre un crédit. Difficile d'être plus profitable !
Mais il y a des situations où le solaire thermique est utile; voyons donc tout de même les principaux modèles de capteurs.
Les collecteurs thermiques à tubes, sous vide
C’est le type le plus courant. Généralement composé de tubes de verre contenant des tuyaux de cuivre, couverts par des plaques sombres permettant d'absorber la chaleur. Les tubes, scellés hermétiquement et conservés sous vide, sont installés séparément dans le collecteur, ce qui facilite le remplacement d’un tube s’il est fissuré ou si le joint est cassé. Le système est également plus facile à installer puisqu'il n'y a pas à transporter un seul panneau pesant, mais plutôt des pièces détachées.
L'absence d'air procure une excellente isolation et rend le capteur virtuellement insensible aux températures extérieures en hiver. Même dans les chaleurs estivales, vous pourriez toucher les tubes à main nue, alors que la chaleur des tuyaux de cuivre est insoutenable.
Les capteurs solaires plats
Les conceptions varient légèrement selon les marques, mais en somme, il s’agit d’une boite peu profonde dans laquelle courent des serpentins de cuivre, recouverte d'une plaque métallique absorbante et d'une autre transparente. Le liquide, frais, est pompé à travers les tubes et chauffé dans la boucle. Un mélange de glycol circule dans la plaque inférieure et les tubes de cuivre ; ces deux composantes nécessitent donc des réservoirs de stockage spécifiques dotés de serpentins pour le transfert de la chaleur.
Plat, sous vide : lequel choisir ?
Chaque type de capteurs thermiques présente des avantages et des inconvénients. Les capteurs munis de tubes sous vides fournissent une meilleure isolation que le modèle plat en panneau fermé. Les capteurs plats quant à eux perdent plus de chaleur, mais ils en captent aussi beaucoup plus.
En l’absence d’autres facteurs décisionnels, on choisira son modèle selon les saisons : si vous désirez capter de la chaleur en été, pour chauffer une piscine par exemple, le capteur plat est plus approprié. Inversement, pour couvrir ses besoins en hiver, on optera pour les tubes sous vide, qui perdent moins la chaleur collectée.
Si vous désirez réduire les coûts de chauffage sur une base annuelle, mieux vaut opter pour un capteur plat. Si vous désirez utiliser le système solaire conjointement au chauffe-eau en hiver, optez pour les tuyaux sous vide.
Transfert de chaleur
Du fait du glycol utilisé dans le système, un échangeur de chaleur est requis pour transférer les calories qui serviront à chauffer la maison, l’eau ou les deux. Le liquide chauffé provenant des panneaux solaires transmet ses calories à l'eau lorsqu'elle traverse un serpentin dans le réservoir de stockage. Un serpentin supplémentaire alimenté au gaz ou à l'électricité dans le réservoir chauffera l'eau si le panneau solaire ne peut pas maintenir la température désirée ou soutenir la demande.
Entretien et durabilité
En été, un collecteur à plaques peut atteindre des températures jusqu'à 200 °C (395 °F), et les capteurs tubulaires peuvent atteindre 295 °C (563 °F).
À ces températures le glycol peut se dégrader et devenir acide, ce qui laisse des dépôts et corrode les composantes de système. Il est donc important d’intégrer un mode de refroidissement dans le système (manuel ou automatisé, ils conviendront tous deux). Ce besoin explique en grande partie pourquoi les collecteurs thermiques sont de plus en plus rares au Canada.
Vous en savez maintenant plus sur les capteurs solaires thermiques pour le chauffage de l'air ou de l'eau. Trouvez plus de pages sur l'énergie solaire ci-dessous et dans notre guide de la construction écologique.
Trouvez des professionnels et des produits ainsi que des projets de maisons écologiques exemplaires dans notre répertoire de l'habitation durable. |
Quand vous écrivez : "il y a une école qui dit qu'un dollar solaire est mieux investi dans le photovoltaïque, même en utilisant l'énergie générée pour chauffer l'eau avec un chauffe-eau traditionnel."
De quelle école parles-t'on ici? As-t-elle un nom?
Avec mes recherches, j'ai trouvé qu'en générale les projets de chauffage thermique était rentabilisé en 4 ans environ. Par exemple, un collègue me parlait d'un projet de chauffage solaire thermique qui était rentabilisé en 1 anné avec les subvention du gouvernement de 75%.
Avec Retscreen, l'on peut évaluer et comparer aussi les différentes solutions énergétiques.
Ce que j'y é découvert, c'est que les projets de solaires photovoltaiques prennent plutôt une 30ene d'année avant d'étre rentabilisés. Avec les batteries à changer... Il me semble que ce n'Est pas aussi intéressant que le thermique. En plus, j'ai appris que le lithium des batteries demandait de creuser énormément dans la terre. on parle de .015% de lithium par pelleté de terre. Bien sur, il existe des solution pour aller chercher le lithium dans l'eau mais quelle est la proportion du lithium que l'on cherche de cette façon?
Ce que je perçois comme difficulter pour trouver les bonnes solutions d'avenir, est que les moyens, les pouvoirs sont concentré aujourd'hui sur une minorité d'individus et que ces individue me sembles chercher les solutions qui perpétue les différentes dépendnces et soumissions à cette minorité. Les solutions nous rendant dépendant des multinationales serons priviligiées aux solutions facilement démocratisables pour les petites PME et les cytoyens.
Le solaire thermique utilise des matériaux simples et facilement recyclables et réutilisables. Verre, cuivre, aluminium, acier.
Merci.
Ayant écrit mon commentaire sur un élan du coeur, je n'ai pas pris le temps de me relire pour corriger les fautes. Par respect pour les lecteurs et aussi pour l'équipe d'écohabitation en qui je crois comme des acteurs positifs dans cette évolution continue, j'ai pris le temps de corriger mes fautes et remet la correction ici.
Je crois que nous sommes tous imparfaits, mais aspirons à nous améliorer. Comme quoi nos coeurs brouillons aspirent à la perfection.
Correction :
Quand vous écrivez : "il y a une école qui dit qu'un dollar solaire est mieux investi dans le photovoltaïque, même en utilisant l'énergie générée pour chauffer l'eau avec un chauffe-eau traditionnel."
De quelle école parles-t-on ici? As-t-elle un nom?
Avec mes recherches, j'ai trouvé qu'en général les projets de chauffage thermique étaient rentabilisés en 4 ans environ. Par exemple, un collègue me parlait d'un projet de chauffage solaire thermique qui était rentabilisé en 1 année avec les subventions du gouvernement de 75%.
Avec Retscreen, l'on peut évaluer et comparer aussi les différentes solutions énergétiques.
Ce que j'y ai découvert, c'est que les projets de solaires photovoltaïques prennent plutôt une 30ene d'année avant d'être rentabilisés. Avec les batteries à changer... Il me semble que ce n'est pas aussi intéressant que le thermique. En plus, j'ai appris que le lithium des batteries demandait de creuser énormément dans la terre. On parle de .015% de lithium par pelleté de terre. Bien sûr, il existe des solutions pour aller chercher le lithium dans l'eau mais quelle est la proportion du lithium que l'on cherche de cette façon?
Ce que je perçois comme difficulté pour trouver les bonnes solutions d'avenir, est que les moyens, les pouvoirs sont concentrés aujourd'hui sur une minorité d'individus et que ces individus me semblent chercher les solutions qui perpétuent les différentes dépendances et soumissions à cette minorité. Les solutions nous rendant dépendant des multinationales seront privilégiées aux solutions facilement démocratiques pour les petites PME et les citoyens.
Le solaire thermique utilise des matériaux simples et facilement recyclables et réutilisables. Verre, cuivre, aluminium, acier.
Merci.