Les capteurs solaires, également appelés capteurs solaires thermiques, sont conçus pour capter la chaleur du soleil. Cette technologie est généralement utilisée pour le chauffage de l’eau, mais parfois pour le chauffage de l’air ou la cuisson, et dans certaines applications pour la production d’électricité. Cet article vous guide dans le choix du collecteur adapté à vos besoins et examine certains des meilleurs choix disponibles sur le marché aujourd'hui.
Table des matières
La croissance du marché des capteurs solaires
Une introduction aux capteurs solaires
Capteurs solaires plats
Capteurs solaires à tubes sous vide
Autres types de capteurs solaires
Réflexions finales
La croissance du marché des capteurs solaires
Le marché des capteurs solaires thermiques affiche une croissance saine jusqu’en 2031, en grande partie en raison de la demande croissante de sources d’énergie alternatives et de l’augmentation du prix de l’approvisionnement du réseau national d’électricité. L'approvisionnement en eau chaude est pour beaucoup une nécessité, en particulier dans les pays au climat froid, tandis que le chauffage des piscines est une option pratique et rentable pour le marché du luxe.
Entre 2022 et 2031, le taux de croissance annuel composé (TCAC) est projeté à 5.1% d'un Valeur 2021 de 21.5 milliards de dollars américains à Valeur 2031 de 35.3 milliards de dollars américains.
Lorsque cette croissance est ventilée par type de capteur solaire, le même recherche montre que la technologie des tubes sous vide dépassera la croissance des collecteurs à plaques plates, les autres technologies de collecteurs d'eau non vitrés et de collecteurs d'air ayant une part et une croissance plus faibles.
La part de marché primaire est tirée par l’usage résidentiel, suivi par l’usage commercial et industriel. L’Asie-Pacifique devrait connaître la plus grande demande, en particulier la Chine et l’Inde en raison de la croissance rapide de leur population, de leur forte demande d’électricité et du soutien du gouvernement aux systèmes d’énergies renouvelables.
Une introduction aux capteurs solaires
Les capteurs solaires sont conçus pour capter la chaleur des rayons du soleil et la transférer aussi efficacement que possible vers une application de chauffage. Ils sont le plus souvent utilisés pour chauffer l’eau, pour alimenter une maison en eau chaude ou pour chauffer une piscine. Dans les systèmes de chauffage de l’eau résidentiels, l'eau chauffée du capteur solaire est transférée et stockée dans le chauffe-eau principal pour compléter le système de chauffage de l'eau de la maison. Dans les pays où l’alimentation électrique est incohérente, la maison peut toujours produire de l’eau chaude pendant la journée et compléter le chauffage de l’eau lorsque l’électricité du réseau principal est disponible.
Il existe deux types principaux :
- Collecteurs à plaques plates contenant un ensemble de tubes remplis d'eau pour chauffer directement l'eau utilisable ou pour collecter et transférer la chaleur.
- Capteurs à tubes sous vide qui utilisent un milieu collecteur de chaleur, maintenu dans un tube de verre rempli sous vide pour améliorer la conductivité thermique et réduire les pertes de chaleur.
Voici quelques considérations de sélection simples :
- Les capteurs à tubes sous vide sont considérés comme les meilleurs systèmes pour les climats plus froids, en raison de leur captage efficace de la chaleur. Les capteurs plats sont un choix plus courant pour les climats tropicaux et subtropicaux.
- Les capteurs solaires à tubes sous vide chauffent l'eau rapidement, jusqu'à environ 200 degrés Fahrenheit, tandis que les capteurs plats sont plus lents à chauffer, jusqu'à un maximum ou environ 140 degrés Fahrenheit.
- Les capteurs plats sont généralement moins chers que les capteurs à tubes sous vide, bien que le coût supplémentaire puisse être compensé par une plus grande efficacité de génération de chaleur.
L'efficacité des différents capteurs solaires est généralement mesurée à l'aide de modèles mathématiques qui utilisent un certain nombre de facteurs, notamment la surface, la température ambiante et divers autres facteurs tels que la réflectivité. Cependant, les principaux facteurs peuvent être résumés comme la quantité de chaleur absorbée, compte tenu de l’énergie solaire disponible, pour donner un pourcentage d’efficacité. Une fourchette de 60 à 80 % est souhaitable.
Ces numéros ne sont pas facilement disponibles auprès des vendeurs, mais un acheteur peut demander ces informations. D'autres facteurs de sélection seront basés sur l'application souhaitée, l'emplacement/la position du collecteur et les conditions d'ensoleillement typiques. L'utilisateur devra mesurer l'espace disponible pour décider de la taille d'une unité et du nombre qui peut être installé.
Veuillez noter que les capteurs solaires diffèrent des panneaux solaires ou des panneaux solaires photovoltaïques, qui utilisent un ensemble de cellules photovoltaïques (PV) qui excitent les électrons. Ces électrons excités traversent ensuite un circuit pour générer un courant continu qui peut être utilisé directement pour alimenter des appareils ou être stocké dans des batteries pour une utilisation ultérieure.
Capteurs solaires plats
Les capteurs solaires à plaques plates sont un choix très courant pour les capteurs solaires thermiques, car leur panneau plat peut être installé contre des toits inclinés sans créer de profil irrégulier.
Les collecteurs plats sont constitués de :
- Un panneau plat avec une plaque absorbante avant, teintée foncée pour une meilleure absorption de la chaleur.
- Un couvercle de protection transparent qui permet à la lumière du soleil de filtrer jusqu'à la plaque absorbante. Ceux-ci sont généralement non réfléchissants et peuvent incorporer des matériaux spécialisés tels que le verre sodocalcique trempé.
- Un système de circulation de tubes en cuivre qui permet à un fluide de circuler à travers le panneau pour éliminer et absorber la chaleur de la plaque. Dans les climats chauds, ce liquide est généralement de l'eau, tandis que dans les climats froids, il peut s'agir d'un mélange antigel. Si un liquide de type antigel est utilisé à la place de l'eau, la chaleur collectée est transférée au réservoir d'eau chaude pour chauffer l'eau.
- Isolation autour du panneau pour réduire toute perte de chaleur.
Capteurs solaires à tubes sous vide
Capteurs solaires à tubes sous vide sont les types de capteurs solaires thermiques les plus populaires à travers le monde. Ces collecteurs utilisent des tubes de verre disposés en parallèle, avec deux couches de tubes de verre, l'une dans l'autre. Un vide est créé entre les deux tubes de verre, ce qui réduit les pertes de chaleur. À l’intérieur du tube intérieur se trouve un milieu absorbant qui capte la chaleur et la transfère au système d’eau.
Les systèmes à tubes sous vide sont très efficaces pour absorber et retenir la chaleur de l'énergie solaire et généralement plus efficaces que les capteurs plats.
Autres types de capteurs solaires
Capteurs solaires thermiques paraboliques
Les capteurs paraboliques sont des capteurs solaires thermiques qui utilisent un miroir en métal poli disposé en forme de cuvette ou de cuvette pour concentrer les rayons du soleil directement sur un point à chauffer.
Capteurs solaires paraboliques sont courbés le long d'un plan pour concentrer l'énergie solaire sur un tube qui longe le centre du creux. Le fluide à l’intérieur du tube est chauffé par les rayons focalisés et est ensuite acheminé pour être utilisé comme source de chaleur. Dans l'exemple ci-dessus, le vendeur prix au mètre carré, entre 3 US$ par m² et 6 US$ par m² selon la quantité commandée.
Les creux paraboliques sont fixés en place, alignés sur le soleil à son point d'ensoleillement le plus optimal et nécessitent un espace longitudinal pour le réseau. Ils ne sont généralement pas achetés pour un usage domestique et ont généralement des applications pour les fermes et d’autres utilisations commerciales.
Les capteurs solaires paraboliques, comme leur nom l'indique, sont en forme de parabole et utilisent une surface miroir polie pour concentrer le soleil sur un seul point devant la parabole. Ils sont généralement utilisés pour chauffer l’eau et cuisiner, comme dans l’exemple ci-dessus montrant une bouilloire placée au centre du plat.
Pour ces collectionneurs, le choix principal pour l'acheteur est la taille de la parabole, l'exemple ci-dessus montrant une parabole de 1.5 m de diamètre, vendue environ 23 $ US. Ces modèles sont décrits comme cuiseurs solaires de cuisine, mais devraient être placés là où ils reçoivent suffisamment de soleil. Ils sont suffisamment petits pour être déplacés facilement et peuvent être assemblés rapidement pour une utilisation ponctuelle.
Les modèles plus avancés utilisent une parabole avec une base fixe, mais avec un système de suivi pour faire pivoter et incliner la parabole afin de suivre la trajectoire du soleil. Ces modèles ne sont pas de simples plats de cuisson mais collectent et canalisent la chaleur collectée.
Collecteurs d'eau et collecteurs d'air non vitrés
Ces capteurs solaires utilisent un absorbeur de la même manière que les capteurs plans, mais sans couvercle vitré. Il s'agit de méthodes simplifiées permettant de collecter de la chaleur pour l'eau ou pour acheminer de l'air chauffé vers un bâtiment résidentiel ou commercial.
Réflexions finales
Les capteurs solaires thermiques sont un achat de plus en plus populaire pour un usage résidentiel et commercial. Ces systèmes sont peu coûteux à l’achat et à l’installation et utilisent la source d’énergie renouvelable facilement disponible du soleil. Utilisant l’énergie solaire directement de la lumière du soleil, ils canalisent cette énergie directement pour chauffer l’eau, l’air ou même les aliments, ou dirigent l’énergie vers un fluide collecteur de chaleur qui est ensuite utilisé dans les systèmes de chauffage.
Pour l’usage le plus courant du chauffage de l’eau à usage domestique, pour les bains, les douches et pour le chauffage des piscines, les principaux choix sont les capteurs solaires thermiques à plaques plates ou les capteurs solaires thermiques à tubes sous vide.
Étant donné que la technologie des tubes sous vide utilise un espace sous vide pour améliorer la capture thermique et réduire les pertes de chaleur rayonnée, ils sont considérés comme plus efficaces que les capteurs plats. Ils chauffent plus rapidement, à une température plus élevée et retiennent cette chaleur plus efficacement. En comparaison, ils coûtent plus cher que les capteurs plats, mais cela peut être considéré comme très compétitif sur la base d'un dollar par unité thermique.
Les acheteurs potentiels voudront également explorer d’autres choix disponibles, tels que des capteurs solaires paraboliques ou des capteurs à air simplifiés, en fonction de leurs besoins. Pour plus d'informations sur la large sélection de capteurs solaires thermiques disponibles sur le marché, consultez le showroom en ligne sur Chovm.com.
