Les capteurs solaires Les capteurs thermiques, également appelés capteurs solaires thermiques, font partie intégrante des installations solaires thermiques. Un capteur solaire est un type de panneau solaire chargé de capter le rayonnement solaire et de le convertir en énergie thermique. Par conséquent, ce type d'énergie renouvelable est appelé énergie solaire thermique.
Dans cet article, nous allons vous dire tout ce que vous devez savoir sur les capteurs solaires, leurs caractéristiques et leurs utilisations.
Que sont les capteurs solaires
Le but de ce type de panneau solaire est de convertir l'énergie : le rayonnement solaire que subit le module solaire est converti en chaleur. Dans certains types d'installations solaires thermiques, cette chaleur il sert à produire de la vapeur et à obtenir de l'électricité, mais ce n'est pas la fonction d'un capteur solaire. D'autre part, les panneaux photovoltaïques ont la capacité de générer de l'électricité directement sous forme de courant continu. Les panneaux photovoltaïques sont un élément indispensable dans les installations solaires photovoltaïques.
D'un point de vue physique, les capteurs solaires utilisent la thermodynamique pour la conversion d'énergie. En revanche, les panneaux photovoltaïques n'utilisent pas les lois de la thermodynamique pour convertir l'énergie solaire, mais plutôt un procédé électrique.
Types de capteurs solaires
Il existe de nombreux types de capteurs solaires. Le capteur solaire utilisé dépendra de son objectif. Par exemple, si nous voulons chauffer une piscine à une température de 25-28 degrés Celsius au printemps, nous avons besoin d'un simple capteur solaire, car la température ambiante peut facilement atteindre cet ordre de grandeur voire plus. D'autre part, si nous voulons chauffer le fluide à une température de 200 °C, nous aurons besoin d'un capteur solaire à concentration pour collecter le rayonnement solaire et le transférer dans une petite quantité de fluide.
Actuellement, sur le marché solaire, on peut distinguer les types de capteurs solaires suivants :
- Capteurs solaires plats ou plats. Ce type de panneau solaire capte le rayonnement solaire que la surface reçoit pour chauffer le fluide. L'effet de serre est souvent utilisé pour capter la chaleur.
- Capteurs solaires pour capter le rayonnement solaire. Ce type de collecteur capte le rayonnement reçu sur une surface relativement grande et le concentre sur la plus petite surface à travers un miroir.
- Capteur solaire avec tube à vide. Ce capteur solaire est constitué d'un ensemble de tubes cylindriques, constitués d'absorbeurs sélectifs, situés dans le siège du réflecteur et entourés d'un cylindre de verre transparent.
Dans les applications solaires à basse température, on utilise principalement des capteurs solaires à plaques planes. Lorsque la température du fluide de travail est inférieure à 80ºC, on considère que les applications d'énergie solaire sont réalisées à basse température, comme le chauffage de piscine, la production d'eau chaude sanitaire et même le chauffage. Ces plaques peuvent être utilisées sans ou sans couvercle en verre, selon l'application.
Composants des capteurs solaires
Le capteur solaire standard est composé des éléments suivants :
- Couvercle: Le couvercle du capteur solaire est transparent, qu'il soit ou non. Il est généralement en verre, bien que le plastique soit également utilisé car il est moins cher et plus facile à manipuler, mais il doit s'agir d'un plastique spécial. Sa fonction est de minimiser les pertes dues à la convection et au rayonnement, il doit donc avoir la transmission solaire la plus élevée possible. La présence du capot améliore les performances thermodynamiques du panneau solaire.
- Canal aérien : C'est un espace (vide ou vide) qui sépare le revêtement du panneau d'absorption. Elle sera prise en compte lors du calcul de son épaisseur pour équilibrer les pertes causées par la convection et la température élevée qui peut survenir si elle est trop étroite.
- Plaque absorbante : La plaque absorbante est un élément qui absorbe l'énergie solaire et la transmet au liquide qui circule dans la canalisation. La principale caractéristique du panneau est qu'il doit avoir une absorption élevée de l'énergie solaire et un faible rayonnement thermique. Les matériaux ordinaires ne répondant pas à cette exigence, des matériaux combinés sont utilisés pour obtenir le meilleur rapport absorption/émission.
- Tuyaux ou tuyaux : Les tuyaux sont en contact avec des plaques d'absorption (parfois soudées) pour échanger l'énergie au maximum. Dans le cas des tuyaux, le liquide va chauffer et entrer dans le réservoir d'accumulation.
- Couche isolante : Le rôle de la couche isolante est de recouvrir le système pour éviter et réduire les pertes. Parce que l'isolation est la meilleure, le matériau d'isolation doit avoir une faible conductivité thermique pour réduire le transfert thermodynamique de la chaleur vers l'extérieur.
- Accumulateur: L'accumulateur est un élément optionnel, parfois il fait partie intégrante du panneau solaire, dans ces cas il est généralement situé directement au-dessus ou dans le champ visuel immédiat. Dans de nombreux cas, la batterie ne fait pas partie du panneau solaire, mais du système thermique.
Utilise
Les capteurs solaires sont principalement utilisés pour fournir de l'eau chaude sanitaire et du chauffage ou pour produire de l'électricité.
Pour les capteurs d'eau chaude sanitaire et de chauffage, le ballon d'eau stocke l'eau sanitaire en contact avec le fluide à travers la batterie. Le serpentin permet au fluide de transférer l'énergie thermique stockée à l'eau sans contaminer l'eau. Cette eau peut être utilisée comme eau chaude sanitaire (intégration à 80 %), et peut également être utilisée en complément du chauffage par le sol de la pièce (intégration à 10 %). Les panneaux solaires thermiques peuvent fournir une grande quantité d'eau chaude, Mais en raison de l'instabilité de l'énergie solaire, ils ne peuvent pas remplacer complètement les méthodes de chauffage habituelles.
Les capteurs solaires utilisés pour produire de l'électricité doivent chauffer l'échangeur de chaleur à ébullition. Une fois que le liquide termine le changement de phase thermodynamique et entre en phase gazeuse, il est envoyé à la turbine thermoélectrique, qui convertit le mouvement de la vapeur d'eau en électricité. Ce type de système est appelé thermodynamique solaire et il nécessite beaucoup d'espace pour installer des panneaux solaires et un soleil continu. Des exemples de ces plantes ont été installés dans le désert.
Lors de la définition et de l'installation des installations solaires thermiques, il faut tenir compte du fait que les capteurs solaires doivent être répartis en groupes. Ces groupes de capteurs solaires ils doivent toujours être constitués d'unités du même modèle et répartis aussi uniformément que possible. Il existe deux options ou types de base pour regrouper deux collecteurs ou plus : en série ou en parallèle. De plus, la zone de collecte d'eau peut être configurée en combinant deux groupes, c'est ce que l'on appelle des circuits groupés ou hybrides.
J'espère qu'avec ces informations, vous pourrez en apprendre davantage sur les capteurs solaires et leurs caractéristiques.