| Introduction | Présentation | Historique | Technologie des panneaux solaires | Avantages, inconvenients | Conclusion |
Le capteur solaire thermique a un principe qui est simple, il possède
une surface plane, qui est le capteur lui-même, qui lui permet de récupérer
la chaleur du soleil, il possède un système de circulation pour
transporter la chaleur vers un lieu de stockage. Le capteur possède
un système de régulation qui permet de garder la chaleur à
la température souhaitée.
Il existe 2 grands types différents de capteurs thermiques :
Les capteurs plans : se sont des capteurs qui comprennent un caisson sur lequel est fixé une vitre à l’intérieur du caisson il y a une feuille métallique noire qui absorbe la chaleur du soleil. Cette chaleur est ensuite emprisonné dans ce caisson, la chaleur de l’air est transmise dans un fluide qui circule jusqu’aux points d’utilisations qui peut atteindre 70°C ce qui permet un bon chauffage.
Un capteur plan :
Les capteurs sous-vides : Il est consitué d'un collecteur sur lequel vient s'emboîter une série de tubes de verres sous-vides. Chanque tube est indépendant et possède un absorbeur solaire à revêtement hautement selectif (a) avec un circuit hydrolique autonome d'une contenance infîme en eau, qui est réchauffé même par temps couvert. Cette quantité d'eau suit un cycle évaporation/condensation qui permet de récuperer l'énergie en haut de chaque tube grâce aux propriétées isolantes du vide (b), les déperditions de chaleur sont très faibles : les gains de température ainsi obtenus sont très importants. Grâce au réflecteur (c) les rayons du soleil chauffent le tube sous-vide. Le collecteur est disponible en deux tailles 20 ou 30 tubes transparents en verre de 5 à 15 cm. de diamètre. Dans chaque tube il y a un absorbeur pour capter le rayonnement solaire et un échangeur pour permettre le transfert de l'énergie thermique. Les tubes sont mis sous vide pour éviter les déperditions thermiques convectives de l'absorbeur et l'absorbeur reçoit un traitement sélectif pour empêcher le rayonnement. Ainsi, on peut réaliser des capteurs solaires performants sans une isolation thermique rapportée ou un coffre de protection. Chaque tube peut être remplacé individuellement sans vidanger l'installation solaire, chaque tube pivote pouvant être ajuster celon son axe pour obtenir l'orientation optimale par rapport aux rayons du soleil. Il a une éfficacité optimale et stable même lorsque le rayonnement est faible.
Parcours de l'eau dans un capteur solaire thermique :
Capteurs solaires photovoltaïque :
Ils existent 2 types d’installations différentes :
1) Installations autonomes
Ce sont des installations non raccordées au réseau (ex : balise
en mer, chalet en montagne). Elles utilisent uniquement l’électricité
du module photovoltaïque. Explications d’une installation autonome
photovoltaïque :L’énergie solaire est transformée
par le générateur photovoltaïque en courant électrique
continu. Celui-ci circule au travers des circuits et de régulateur
de charge pour être stocké dans les accumulateurs ou utilisé
directement par les appareils électriques. Le bilan entre la production
et la consommation détermine si le courant circule vers la batterie
ou s’il est prélevé. Ainsi, le courant électrique
produit pendant la journée, quand le rayonnement solaire est suffisant,
peut soit alimenter les appareils électriques, soit charger les accumulateurs.
Quand il fait sombre, l’alimentation électrique des appareils
électriques se fait exclusivement depuis les accumulateurs. La tension
continue du système est en général égale à
12, 24 ou 48 volts. Dans ces cas particuliers, d’autres tensions peuvent
être également utilisées.
2) Installations raccordées au réseau
Fonctionnement d’une installation raccordée au réseau
Du courant continu est produit dans les cellules du module solaire par l’incidence lumineuse. L’ensemble des modules reliés entre eux forme le générateur photovoltaïque. Le courant continu produit par le générateur est relié au boîtier de raccordement du générateur et est conduit jusqu’à l’onduleur par la ligne principale de courant continu. L’onduleur transforme le courant continu en courant alternatif ; la totalité de ce courant alimente le réseau électrique public par l’intermédiaire d’un compteur d’alimentation. Les récepteurs reçoivent le courant nécessaire à leur fonctionnement par un compteur d’abonnement qui les sépare du réseau électrique local.
La production photovoltaïque est normalement réservée
aux sites isolés (dispositif divers et habitat) car il faut un ensoleillement
important pour arriver à un coût compétitif du KW/H. Pour
l’instant, il y a encore très peu d’installations à
grande échelle (200.000 maisons).
1 : Générateur solaire avec système de montage
2 : Boîtier de raccordement pour le générateur
3 : ondulateur => permet de faire passer la « tension continue »
provenant du module photovoltaïque en courant alternatif.
4 : Compteur d’alimentation et d’abonnement
5 : raccordement réseau
6 : récepteur.
Exemple : calcul d’une installation raccordée au réseau.
Une personne possédant une maison individuelle souhaite installer
sur sa
toiture de 50m² des panneaux photovoltaïques pour une valeur maximale
de 35000€.
Type de cellule monocristallines polycristallines amorphes
Surface requise 6 à 9m² 7 à 10m² 15 à 20m²
Calcul du nombre de panneaux solaires :
_ Coût net estimé (matériel + main d’œuvre)
= 5500€/kWc
On choisit des modules monocristallins de 165Wc (9 m² pour 1 kWc)
On calcule la puissance maximale pour les 50m² de toiture :
_ 50 (toiture) / 9 (m² de modules) = 5,5kWc = 5500Wc
On calcule alors le nombre de panneaux correspondant a cette puissance :
_ 5500 / 165 (puissance du module) = 33,3 soit 33 : donc cette personne
pourra mettre au maximum 33 panneaux sur sa toiture.
Comment associé les panneaux entre eux :
_La notice de l’onduleur indique que la tension doit variée entre
125V et
750V donc :
Upv inf = 125V
Upv sup = 750V
(graphique fait à partir de valeur de la notice d'un module photovoltaïque
de 165Wc)
N (nombre de module maximum) = Upv sup / Umpp max* = 750 / 40 = 18,8 donc
il
pourra mettre au maximum 18 panneaux photovoltaïques sur sa toiture en
série
N(minimum) = Upv inf / Umpp max* =125 / 28 = 4,5 et il faudra mettre au
minimum 5 panneaux photovoltaïques en série
Donc cette personne pourra mettre sur sa toiture par exemple : 3 séries
de
10 panneaux ou 2 séries de 15 ….
L'absorbeur du capteur pourrait capter le maximum d'énergie si le plan du capteur est perpandiculaire au rayonnement solaire. L'orientation et l'inclinaison sont des facteurs déterminants pour une récupération maximale de l'énergie (orientation le plus possible vers le Sud et une inclinaison de 45° par rapport à l'horizontale)
Deux exemples d'utilisation :
Convertisseur d'énergie solaire. 
Voiture SOlaire équipé d'un panneau solaire photovoltaïque et de batteries.