Énergie solaire - Informations générales...Une centrale solaire gigantesque dans le Sahara (700 km x 700 km) pourrait donc répondre à l'ensemble de la demande mondiale d'énergie

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Énergie solaire - Informations générales Content

1. L'énergie solaire : propre et inépuisable ..................................................................... 1 2. L'électricité solaire ...................................................................................................... 4

2.1. Applications et dimensions : de grandes surfaces pour une grande quantité d'électricité .................................................................................................................... 4 2.2. Fonctionnement : De l'effet photovoltaïque au module solaire complet ............... 5 2.3. Rendement réel : une énergie de valeur .............................................................. 6 2.4. Production d'énergie : un bilan énergétique positif .............................................. 7 2.5. Production et recyclage : Non toxicité et recyclage intégral ................................ 7

3. La chaleur solaire ....................................................................................................... 9 3.1. Applications et dimensions : une chaleur récupérable par tous (ou presque) ...... 9 3.2. Fonctionnement : Une technologie simple mais très efficace ............................ 10 3.3. Rendement réel : Collecting heat is worthwhile! ................................................ 11 3.4. Production d'énergie : un bilan énergétique positif ............................................ 11 3.5. Production et recyclage : c'est si amusant de le faire soi-même ! ..................... 12

1. L'énergie solaire : propre et inépuisable

Le soleil est la plus grande et la plus productive des sources d'énergie à la disposition de l'humanité. Depuis une distance gigantesque de 150 millions de kilomètres, il nous fournit une énorme quantité d'énergie inépuisable.

Jour après jour, le soleil fournit 15 000 fois la demande d'énergie quotidienne de l'ensemble de la population. En moins de 30 minutes, le soleil envoie plus d'énergie à notre planète que nous n'en consommons en une année entière. En 2004, cette consommation était d'environ 118 858 600 000 000 kWh (kilowatts-heures). Une centrale solaire gigantesque dans le Sahara (700 km x 700 km) pourrait donc répondre à l'ensemble de la demande mondiale d'énergie (chiffres de 2006). Et il ne s'agit pas seulement de la demande d'électricité, mais bien de la totalité de la consommation humaine d'énergie. Le soleil est une source d'énergie disponible pour au moins encore 5 milliards d'années, respectueuse de l'environnement et abondante.

Il existe deux modes principaux d'utilisation de l'énergie solaire : directement ou indirectement. Pour une utilisation directe, il vous faut un dispositif technique, tel que des cellules solaires (production d'électricité),

L'énergie fournie par le soleil est égale à 15 000 fois la consommation quotidienne sur terre.



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des capteurs solaires (pour obtenir de l'énergie thermique), des séchoirs solaires, des cuisinières ou des fours solaires (pour en savoir plus sur la cuisson solaire : http://www.solarcooking.org). Par exemple, la plupart des grandes installations solaires produisent de la vapeur pour activer des turbines ou des générateurs pour la production d'électricité. L'énergie solaire indirecte est quant à elle surtout utilisée dans la construction de maisons pour une bonne régulation thermique (grandes fenêtres orientées plein sud, par exemple). La biomasse, l'hydroélectricité et l'énergie éolienne sont des sources d'énergie alimentées indirectement par le soleil.

Face aux problèmes climatiques dans le monde entier et la disponibilité limitée des sources d'énergie fossiles, le solaire, énergie du futur, doit continuer à compléter l'approvisionnement en énergie. À long terme, il n'y a pas d'alternative à l'énergie solaire !

Les possibilités d'utilisation de l'énergie solaire s'améliorent et sont de moins en moins chères, car de nombreux pays reconnaissent maintenant qu'il faut donner la priorité aux énergies renouvelables et ont lancé d'ambitieux programmes de soutien. En Allemagne, l'utilisation de l'énergie solaire se développe rapidement en partie grâce à la législation. La loi sur les énergies renouvelables repose sur la production d'électricité à partir de sources renouvelables de façon économiquement viable. Elle oblige les opérateurs de réseaux à se procurer de l'électricité d'origine photovoltaïque et à l'acheter à un tarif fixe. Après une pause de plusieurs années, la Suisse va introduire à l'échelle nationale un système de comptage et facturation de l'électricité selon le modèle allemand.

The house as a system of energy; including opportunities to produce local electricity and thermal power.



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Le soleil dans le système énergétique de l'avenir

L'utilisation directe du soleil offre certains avantages par rapport aux sources d'énergie classiques. Cette énergie est indépendante des sources d'énergie fossiles et nucléaire. Elle est inépuisable. De plus, la production d'électricité et de chaleur se fait sans dégagement de gaz à effet de serre nocifs pour le climat, tels que le dioxyde de carbone. Le principal inconvénient est de l'énergie solaire est son irrégularité en fonction des conditions météorologiques et de l'heure de la journée, et la dépendance aux variations saisonnières.

Différentes solutions sont toutefois disponibles pour le problème dit de « l'accumulation » (stockage de l'énergie). Une première solution est la combinaison de l'énergie solaire avec d'autres formes d'énergie. Il est également possible d'accumuler de l'énergie dans des lacs de stockage ou de l'air comprimé, et évidemment de mettre en place un contrôle intelligent de l'offre et de la demande (localement et à l'échelle européenne sur un réseau de sources d'énergie renouvelables). En hiver, la combinaison d'énergie solaire électrique et thermique fournit la chaleur et l'électricité, et en été, les cellules solaires fournissent l'électricité et les capteurs solaires la chaleur pour l'eau chaude. Le contrôle de l'offre et de la demande et les accumulateurs aident à équilibrer les variations à court terme par exemple le passage du jour à la nuit ou les périodes de mauvais temps.

L'utilisation efficace de l'énergie est une priorité essentielle : 40 % de la consommation actuelle d'énergie peut être économisée sans perte de confort ! Avant tout, ce sont les kilowatts-heures économisés qui sont les plus respectueux de l'environnement !

La maison vue comme un système d'énergie, avec les possibilités de production locale d'électricité et d'énergie thermique.

Un énorme potentiel même en Suisse

Certaines personnes se disent que l'énergie solaire c'est bien, mais plutôt au Sahara qu'ici en Europe centrale. Il s'avère qu'il existe de nombreux avantages pour l'utilisation de l'énergie solaire en Europe centrale. Très peu de gens vivent dans le désert, qui ne reçoit que le double de la quantité d'énergie solaire disponible chez nous. Le potentiel de l'Europe centrale est énorme et loin d'être utilisé. Théoriquement, entre 15 et 30 % de la demande d'électricité et environ 30 % de la demande d'énergie thermique (en Suisse par exemple) pourraient être couverts par l'utilisation des toits ! Effets secondaires positifs : Pas de gaz d'échappement, pas de monoculture nuisible à l'environnement, pas de mines d'uranium dangereuses pour la santé, pas de tours de refroidissement ou de derricks dans le paysage, pas de raffineries - en fait, aucun espace supplémentaire. Aujourd'hui, seulement 0,04 % de la consommation suisse d'énergie et d'environ 0,3 % des besoins de chaleur sont couverts par des installations solaires.



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2. L'électricité solaire

2.1. Applications et dimensions : de grandes surfaces pour une grande quantité d'électricité

L'énergie solaire peut être produite partout où il y a suffisamment de rayonnement solaire, un raccordement au réseau et/ou une demande directe de l'électricité.

Tant que le potentiel solaire sur les toitures existantes n'est pas utilisé à pleine capacité, l'utilisation dans un espace ouvert se justifie rarement. Les systèmes de production d'électricité solaire (également appelés photovoltaïques ou PV) atteignent leur rendement optimal s'ils sont orientés vers le sud avec une inclinaison de 30°. Les réductions de rendement avec une orientation sud-est ou sud-ouest ou une inclinaison de 20° à 60° s'élèvent à environ 5 %. Avec une orientation à l'est ou à l'ouest et une inclinaison de 30°, la diminution est d'environ 15 %. Conclusion : Même des toits qui ne sont pas exactement orientés au sud peuvent être utilisés pour la production d'électricité. Les ombres sur les toits doivent être minimisées.

Les installations solaires raccordées au réseau se composent de modules (panneaux solaires connectés) de production de courant continu, d'un convertisseur pour changer le courant

continu en courant alternatif compatible avec le réseau, d'un compteur et d'une connexion au réseau. L'électricité produite est sauvegardée temporairement dans le réseau, il n'y a donc pas besoin de batterie.

Dans les régions montagneuses ou dans de nombreuses autres régions du globe qui n'ont pas de connexion au réseau (un tiers de la population mondiale n'a pas accès à l'électricité), un système hors réseau peut fournir de l'électricité. Un convertisseur n'est nécessaire que si des systèmes fonctionnant sur courant alternatif doivent être connectés. Des appareils tels que les systèmes d'éclairage et les réfrigérateurs fonctionnent aussi sur courant continu.

Quelle doit être la taille de mon installation ?

La taille d'une installation photovoltaïque (PV) non connectée à un réseau global dépend de l'espace et des ressources, en particulier financières, disponibles car la production totale alimente le réseau local. Dans les systèmes hors réseau (l'éclairage de jardin, les pompes à eau ou

La centrale solaire Feldis terminée produit 45 kWc (kilowatts-crête) à l'été 2004

Des apprentis de Swisscom devant leur installation de 8,5 kWc, sur le toit du bâtiment Swisscom à Zurich (avril 2005)

Eté 2005 : travail sur une installation de 40 kWc, à Vazerol, Suisse



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les refuges de montagne par exemple), les besoins en électricité déterminent la taille de l'installation. Dans les refuges alpins, qui ont seulement besoin d'éclairage, quelques mètres carrés et une batterie de voiture suffisent généralement.

Exemple : Une surface de huit mètres carrés de modules solaires avec un coefficient de l'ordre de 12 % permet une production estimée à 1 kilowatt-crête (kWc), et génère annuellement 850 à 950 kilowattheures (kWh) d'électricité par an. Cela couvre la consommation d'un lave-vaisselle et d'un réfrigérateur peu efficace énergétiquement. La consommation annuelle normale d'une famille de quatre personnes est d'environ 4000 kWh. Pour couvrir cette demande, un système de 4,5 kWc est suffisant, ce qui donne une surface totale d'environ 36 m2, si les modules choisis ont un coefficient de 12 %.

2.2. Fonctionnement : De l'effet photovoltaïque au module solaire complet

Le processus photovoltaïque permet de transformer la lumière solaire en courant électrique. La transformation se fait grâce à l'effet photovoltaïque, du grec « photo », qui signifie lumière et « volt », l'unité de tension. Le dispositif qui utilise cet effet est appelé cellule solaire (ou cellule photovoltaïque).

La plupart des cellules solaires se composent de silicium, qui s'extrait du sable ordinaire. Tout d'abord, le silicium doit être purifié. Pour que la lumière solaire puisse déclencher un courant, plusieurs autres conditions doivent être réunies : vous devez enfermer des atomes étrangers dans les cristaux de silicium. Pour bien comprendre, regardez le schéma ci-contre : vous pouvez voir deux couches. Une couche contient des atomes étrangers (pour être exact : des atomes de bore) pour générer (par l'absence d'électrons) une charge positive. On l'appelle la couche P. Dans la seconde couche, d'autres atomes

étrangers (notamment le

phosphore) génèrent une charge négative parce qu'ils

importent des électrons. C'est la couche N.

Seule l'interaction de la couche N et de la couche P permet l'effet photovoltaïque. Une exposition constante au rayonnement solaire permet à la cellule solaire de fonctionner comme une pile.

Les cellules solaires sont connectées entre elles pour additionner la tension des cellules individuelles. Ainsi, la plupart des modules solaires génèrent une tension de 24 volts.

Le photovoltaïque fournit un courant respectueux de l'environnement sans produire de dioxyde de carbone (CO2).

La cellule solaire est constituée d'une couche de silicium chargée positivement positive et d'une couche de silicium négative. L'exposition au rayonnement solaire déclenche le mouvement des électrons.



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Les différents types de cellules solaires et leurs coefficients

Deux types de cellules solaires sont disponibles aujourd'hui sur le marché. Les cellules solaires mono/polycristallines et les cellules amorphes. La différence réside principalement dans le coefficient de rendement et le coût de production. Le coefficient de rendement, qui correspond à la proportion d'énergie rayonnante pouvant être transformée en électricité, est mesuré dans des conditions standard (rayonnement vertical de 1000 W/m2 à 25° Celsius). La production de cellules solaires mono- et polycristallines est encore très complexe et donc coûteuse. La production des cellules solaires amorphes en silicium

(sans structure cristalline) est beaucoup plus bon marché. Elles sont utilisées depuis un certain temps dans les montres, les calculatrices et autres petits appareils. Les applications plus grandes se développent lentement, car l'augmentation du prix du silicium favorise les cellules pauvres en silicium. Les cellules amorphes « à couche mince » ont un coefficient de rendement de 6 à 10 %, les cellules au silicium polycristallin atteignent 12 à 16 %, et celles au silicium polycristallin montent jusqu'à 20 % ! Dans un proche avenir, on s'attend à des coefficients entre 25 % et 30 %.

Le soleil peut-il remplacer l'énergie nucléaire ? Théoriquement, le remplacement de la consommation annuelle moyenne d'énergie nucléaire en Suisse, exigerait par personne environ 21 m2 des cellules solaires les plus efficaces du marché (cellules monocristallines SUNPOWER, en se basant sur une demande annuelle de 8000 kWh de consommation par personne, dont 40 % sont d'origine nucléaire, et sur un coefficient de rendement des cellules solaires de 20 %, un rayonnement global de 1200 W/m2 et une production de 850 kWh/kWc). Ces 21 mètres carrés sont mentionnés uniquement pour vous donner une idée des dimensions en question. En pratique, il faudrait plus d'espace solaire par personne, car le problème du stockage de l'énergie pour équilibrer le jour et la nuit, l'été et l'hiver et prendre en compte les changements météorologiques n'est pas encore résolu. Des pistes existent déjà sur les façons possibles de résoudre le problème !

2.3. Rendement réel : une énergie de valeur

L'électricité fournie par les systèmes photovoltaïques reste beaucoup plus chère que le courant électrique classique. Cela n'est pas surprenant, car la technologie est encore jeune, mais devient moins chère de jour en jour et pour chaque unité installée.

Il y a un réel besoin de soutien initial (subvention) pour rendre les technologies naissantes prometteuses comme le photovoltaïque commercialement viables. Après tout, le photovoltaïque est en concurrence avec des technologies qui ont bénéficié, il a plusieurs décennies, d'énormes subventions de l'État (en Suisse). Outre les raisons économiques, nous devons prendre en compte les dangers que notre consommation d'énergie actuelle fait courir à notre planète. Les sources d'énergie renouvelables sont la solution d'alimentation en énergie pour l'avenir, c'est pourquoi il est indispensable de soutenir au-delà du simple raisonnement économique.

Coût : coût estimé pour un petit système connecté au réseau (jusqu'à 4 kWc, la taille d'une maison familiale) : entre 6000 $ et 7000 $ par kWc (entièrement installé, subventions non incluses). Le coût par kWc en tenant compte de l'amortissement du système est compris entre 40 et 50 cents. Le coût augmente

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généralement de façon linéaire avec la taille du système. Dans des installations solaires plus grandes, les coûts par kWc chutent de 20 % ou plus. Si vous prévoyez de rénover votre toit, les dépenses peuvent être diminuées en utilisant des modules solaires comme revêtement de toit à la place des tuiles.

S'il faut amortir les investissements, un système PV connecté au réseau n'est rentable que dans le cadre d'un marché de l'électricité qui verse un prix calculé pour permettre l'amortissement du système.

Dans les régions sans raccordement au réseau, un système hors réseau est la solution la plus économique pour fournir de l'électricité.

2.4. Production d'énergie : un bilan énergétique positif

L'argument est souvent avancé que la production d'un système d'énergie solaire-consomme plus d'électricité que ce système ne sera jamais se produire. Cette affirmation est totalement fausse : le bilan énergétique est devenu positif depuis longtemps !

Des résultats de recherches indépendantes, menées par exemple par l'Institut des systèmes énergétique de l'ETH (École polytechnique fédérale) de Zurich le prouvent : les systèmes d'énergie solaire en Suisse, y compris tout l'assemblage technique, câble, structure métallique, convertisseur, etc., doivent fonctionner au maximum pendant cinq ans pour générer autant d'énergie que leur production en a consommée. Les installations les plus récentes n'ont besoin que de 2 ans, et les systèmes d'énergie solaire peuvent fonctionner pendant 30 ans. Le facteur de gain, qui indique combien de fois une installation produit l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication, se situe entre 6 et 15, selon le type de cellule solaire.

En revanche, les centrales utilisant les énergies fossiles et l'énergie nucléaire n'ont pas un bilan positif de production d'énergie. Elles consomment non seulement de l'énergie et des ressources pour leur production et leur démolition, mais également des sources d'énergie primaire telles que le charbon, le pétrole ou le gaz pendant leur exploitation. Ces combustibles ne sont que partiellement transformés en électricité, d'où d'importantes pertes sous forme de chaleur, d'émissions, de cendres et autres autres résidus. Le photovoltaïque représente une chance unique de produire de l'énergie solaire au moyen de cellules solaires. Ainsi, l'impact sur la santé humaine et l'environnement serait réduit au minimum imaginable.

2.5. Production et recyclage : non-toxicité et recyclage intégral

Les cellules solaires sont principalement composées de silicium dopé. Le silicium est un métal semi-conducteur non toxique, principalement utilisé dans l'industrie des circuits intégrés. De plus, pendant leur exploitation, les cellules solaires ne produisent pas de matières toxiques, mais uniquement du courant respectueux de l'environnement.

Avec le système « Solrif », les modules PV sont à la fois des matériaux de toiture et des systèmes de production d'énergie. Les modules sont assemblés directement sur les poutres des toits.



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Le silicium utilisé pour la fabrication des cellules solaires est totalement inoffensif. C'est le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre. Par ailleurs, les nouvelles technologies, telles que les cellules solaires à tellurure de cadmium ou les cellules à diséléniure de cuivre-indium ne comportent pas de risques environnementaux importants comme d'autres formes d'approvisionnement en énergie.

Pour être utilisé dans les cellules solaires, le silicium doit d'abord être purifié, puis dopées avec des atomes

étrangers. Une grande partie de la demande en silicium pur est couverte par les déchets de l'industrie des circuits intégrés. À cause de l'énorme croissance du marché solaire, la demande de silicium pur est supérieure à l'offre actuelle. Cependant, plusieurs usines de silicium sont en construction, en particulier pour l'industrie solaire. Les premières ouvriront en 2007.

L'impact sur l'environnement et le risque pour la sécurité des cellules solaires sont infiniment moindres que ceux des sources d'énergie classiques telles que le charbon, le pétrole, le gaz ou l'énergie nucléaire. Ces dernières présentent un danger à l'échelle mondiale (émissions de dioxyde de carbone) et à long terme (par exemple les problèmes des déchets de l'énergie nucléaire). Et cela ne concerne que l'équipement actuellement en exploitation. Si on considère des panneaux solaires en exploitation pendant 30 ans et ne produisant aucun polluant, la dégradation de l'environnement reste évidemment très limitée.

Le processus de production de cellules solaires est bien développé et testé. Du point de vue chimique et toxique, même une production de masse de cellules solaires ne présentera aucun problème environnemental ou sanitaire majeur.

Différentes méthodes ont été développées pour le recyclage des cellules solaires au silicium. Le principal problème à l'heure actuelle est le démontage les cellules solaires pour les séparer en leurs constituants. Cependant, comme les modules solaires ne contiennent pas de parties toxiques aucun déchet dangereux n'est créé. Avec une méthode de production adaptée, les systèmes photovoltaïques peuvent être recyclés complètement. Le verre et le silicium sont facilement

recyclables. Le démontage des modules composites qui contiennent aussi des matières synthétiques est un peu plus problématique. BP Solar teste avec de bons résultats le recyclage des cellules solaires des modules en les dissolvant chimiquement. Le recyclage des cellules solaires permet non seulement des économies d'énergie, mais aussi une réduction significative des coûts. À l'avenir, les modules solaires seront fabriqués de façon à permettre un recyclage le plus important possible. Si un système solaire n'est plus utilisé, il est possible de recycler tous les matériaux. Les cellules solaires doivent être « rafraîchies » et peuvent être utilisées avec le même verre à nouveau, pendant une seconde période de fonctionnement. En particulier, le processus de recyclage présente un bilan énergétique positif, de sorte que même si le silicium recyclé - à cause de la méthode utilisée - ne peut pas être utilisé pour les cellules solaires, mais doit l'être dans d'autres branches de l'industrie métallurgique, l'apport énergétique nécessaire pour le recyclage est plus faible que celui pour le silicium neuf.

Les cellules solaires ne contiennent pas de matériaux toxiques.

!Le silicium est le deuxième élément le plus abondant sur terre. C'est le principal composant des cellules solaires.



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3. La chaleur solaire

3.1. Applications et dimensions : une chaleur récupérable par (presque) tous

Les capteurs solaires se justifient partout où il existe une demande de chauffage de l'eau et où une surface exposée est disponible.

Il faut ajouter à cette surface libre et à cette demande un accumulateur de chaleur central (réservoir). Le potentiel non utilisé est énorme et les capteurs solaires sont financièrement rentables !

On obtient un rendement maximum pour chaque panneau thermique lorsqu'ils sont orientés au sud avec une inclinaison de 60°. Cette inclinaison est choisie pour optimiser le rendement en hiver, lorsque la demande de chauffage est la plus élevée. Si la puissance thermique doit être optimisée pour toute l'année, une inclinaison de 30° du collecteur est la plus efficace. Les chiffres de perte de production selon l'orientation horizontale sont sur les mêmes qu'avec le photovoltaïque : avec une orientation sud-est/sud-ouest ou une inclinaison comprise entre 20° et 60°, la perte n'est que de 5 %. Avec une orientation est ou ouest et une inclinaison de 30°, elle est d'environ 15 %.

Ici encore, la conclusion est que même des toits qui ne sont pas orientés au sud peuvent être rentables pour la fourniture de chaleur !

Une installation solaire thermique se compose de capteurs, d'un circuit, d’un contrôleur avec une pompe, et d’un réservoir solaire (avec échangeur de chaleur et chauffage complémentaire pour l'hiver). chauffer de l'eau potable et l'eau de chauffage pour une maison unifamiliale. Pour les immeubles d'appartements, l'eau de chauffage et de traitement est préchauffée par l'énergie solaire. Les piscines peuvent être chauffées par cette méthode. Il existe également des dispositifs spéciaux, par exemple le séchage du foin avec des capteurs d'air ou le refroidissement de bureaux.

Combien faut-il de capteurs solaires sur le toit ?

La taille d'une installation de capteurs, y compris l'accumulateur d'eau chaude (réservoir) doit être ajusté avec soin en fonction de la consommation d'eau chaude (d'eau de traitement et/ou de chauffage). Une installation standard de chauffage de l'eau de traitement pour une maison unifamiliale nécessite une surface de capteurs de 4 à 6 m2 et un réservoir d'environ 80 à 150 litres par m2.

Une installation solaire typique pour fournir de l'eau chaude à un foyer de 4 personnes, par exemple, comprend un réservoir solaire de 400 litres et une surface de capteurs de 5 mètres carrés. Une telle

Montage d'un collecteur de 32 mètres carrés - installation à Bergün, en Suisse, 2006.



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installation peut couvrir environ 60 % de la demande annuelle d'eau chaude, et permet à une famille de quatre personnes d'économiser environ 500 à 600 litres de mazout ! Inclure le chauffage peut multiplier la taille de l'installation par 3 ou 4 : un foyer de quatre personnes, par exemple, nécessite une surface de 15 à 20 mètres carrés et un réservoir de 1000 litres. Il existe des tailles intermédiaires, et le modèle optimal pour le porte-monnaie et le confort doit être déterminé sur place.

3.2. Fonctionnement : Une technologie simple mais très efficace

Un capteur solaire sert à générer de la chaleur. Il « collecte » le rayonnement solaire et chauffe un liquide caloporteur qui est transporté vers un réservoir de stockage. Cette eau chauffée peut alors être utilisée par le ménage ou par une entreprise.

Contrairement aux installations photovoltaïques, l'ensemble du spectre lumineux est utilisé, des longueurs d'onde élevées au rayonnement infrarouge (rayonnement thermique). Le principe de fonctionnement est simple : Inspiré de la façon dont l'eau chauffe dans un tuyau d'arrosage exposé au soleil, un capteur à eau chaude n'est qu'un tuyau d'arrosage sophistiqué. À nouveau, l'installation doit se faire sur le côté sud du toit. Deux points sont à retenir pour un capteur d'eau chaude : il doit être placé dans un récipient isolant de la chaleur et doit être noir.

Pourquoi noir ? Parce qu'un corps noir absorbe la majeure partie de la lumière et donc de l'énergie thermique.

Les capteurs solaires atteignent un coefficient de rendement relativement élevé dans l'utilisation du rayonnement solaire, entre 60 et 75 pour cent. La partie la plus importante d'un capteur est l'absorbeur qui transfère la chaleur à un caloporteur liquide. Comme le liquide chaud est collecté puis stocké dans un réservoir, l'eau chaude reste disponible pendant la nuit ou les jours de mauvais temps.

Le schéma ci-contre montre la conception d'ensemble et les pièces les plus importantes d'un capteur plat. À travers une plaque de verre, les rayons solaires incidents frappent un absorbeur. Lorsque les rayons solaires atteignent le capteur, le rayonnement de longueur d'onde courte à haute énergie se transforme en chaleur. Pour limiter la dispersion de chaleur, le capteur est isolé de tous les côtés. La chaleur du capteur qui n'est pas récupérée

et est rejetée par celui-ci est réfléchie par la plaque de verre. Elle est ainsi « capturée » par le capteur. Dans ce cas, l'effet de serre est désirable ! L'absorbeur chauffé transfère la chaleur au liquide caloporteur qui coule dans des tuyaux en aluminium ou en cuivre fixés à l'absorbeur. Ils transportent l'énergie thermique recueillie vers le consommateur ou le système de stockage de chaleur. À cause des risques de

!Une installation maison de capteurs d'une taille de 164 mètres carrés à Wildhaus, Suisse, peu avant la fin (été 2004).

La lumière solaire incidente est absorbée à 98 % et transmise sous fourme de chaleur au liquide caloporteur.



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dommages dus au gel en hiver, on utilise en Suisse des circuits de liquides séparés. Dans un circuit solaire, le liquide est un mélange d'eau et d’antigel. La chaleur du circuit solaire fermé est transmise à l'eau de traitement par un échangeur de chaleur.

3.3. Rendement réel : collecter la chaleur est rentable !

Les investissements dans le captage de la chaleur solaire sont rentables dans la plupart des cas ! Ces investissements sont déjà remboursés à la moitié de la durée de l'installation.

Les coûts ne dépendent pas uniquement de la taille de l'installation, mais aussi de certains aménagements supplémentaires nécessaires (mesures sanitaires et de constructions). Il est plus avantageux de planifier l'installation d'un système d'énergie solaire au moment de refaire le toit ou de changer le système de chauffage. Les systèmes compacts sont moins chers que les systèmes composés d'éléments séparés. Les capteurs les moins chers sont ceux de fabrication maison (voir 3.5, source : www.solarenergy.ch). Le projet Youth Solar utilise ce type de capteurs.

Règle approximative de calcul des coûts : 1500 à 2000 $ par m2 (avec tous les composants, y compris les réservoirs). Dans le cas des capteurs faits maison, le coût est de 700 à 1000 $ par mètre carré (coûts des supports non inclus).

Les coûts peuvent varier considérablement, parce que chaque maison est construite différemment.

Il est nécessaire de connaître certains détails pour calculer la période de remboursement d'une installation solaire thermique. Les facteurs importants sont le rendement solaire brut, le coût de l'investissement et le coût de l'énergie à laquelle se substitue le solaire.

De plus, il faut estimer l'évolution du cours de cette énergie substituée, ce qui est très difficile dans le cas du gaz et du pétrole. Normalement, la période de remboursement des installations solaires thermiques est d'environ 15 ans.

3.4. Production d'énergie : un bilan énergétique positif

Même si les capteurs solaires nécessitent du cuivre, du verre, du bois et du matériau d'isolation, ils génèrent autant d'énergie que celle utilisée pour la production de tous leurs composants.

Avec une durée de vie totale d'au moins 30 ans, le facteur de profit jusqu'à 15 ou 20. Les composants sont recyclables et non toxiques.

En revanche, les systèmes de chauffage à énergie fossile n'ont pas de bilan énergétique positif. Ils ne consomment pas uniquement l'énergie et les ressources nécessaires à leur fabrication et à leur élimination. Pendant leur fonctionnement, ils sont également dépendants de sources d'énergie primaire finies comme le pétrole ou le gaz, qu'ils transforment partiellement en chaleur, mais aussi en dioxyde de carbone et autres émissions. La substitution du solaire au chauffage électrique est également intéressante, car ce dernier gaspille énormément d'énergie ! Lors de la production d'électricité, selon le type de centrale électrique, plus de la moitié, de l'énergie est perdue ; par exemple dans une centrale nucléaire près de deux tiers de l'énergie contenant dans l'uranium est perdue sous forme de chaleur ! C'est le tiers de l'énergie qui reste qui est utilisé pour le chauffage électrique, qui consomme une immense



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quantité d'énergie.

Les capteurs solaires ne se contentent pas de diminuer l'impact environnemental et le gaspillage d'électricité - l'utilisation du soleil est aussi la solution la moins coûteuse pour produire de l'énergie !

3.5. Production et recyclage : c'est si amusant de le faire soi-même !

Vous pouvez construire vous-même des capteurs solaires ! Après quelques étapes de fabrication, votre installation de capteurs sera prête à fonctionner. Nous avons acquis une expérience précieuse dans des camps d'été solaires où vous pouvez apprendre comment il fonctionne.

Il est aussi facile de construire un collecteur que de le démonter après ses 30 ans de durée de vie. Tous les matériaux sont recyclables, sauf le joint en caoutchouc ! Ces capteurs solaires faits maison sont certifiés.

Étapes de construction de nos capteurs :

Étapes 1 + 2 : plier les tuyaux et préparer la soudure

Étapes 3 + 4 : préparer les plaques de cuivre y souder les tuyaux



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Étapes 5 + 6 : nettoyer l'absorbeur et préparer l'installation sur le toit

Étapes 7a + 7 b :installer les capteurs sur le toit

Et pour finir, l'inauguration ! !!

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