solaire thermique pour chauffer l'eau de la maison

Dans une nouvelle habitation ou une rénovation, il est obligatoire d’intégrer un système d’énergie renouvelable. Ce système sert l’environnement avec la création d’une consommation propre, mais aussi le porte-monnaie du propriétaire en allégeant les factures d’énergies.

Alors quels sont les systèmes de production d’énergie propre disponibles sur le marché ? Découvrons, dans le cadre de notre mini-série sur ce sujet, la production d’énergie propre par le système d’énergie renouvelable solaire thermique.

Les énergies renouvelables envisageables pour une production personnelle d’énergie.

Le rayonnement solaire, l’eau, le vent, la biomasse ou la chaleur captée de la terre sont des sources d’énergie renouvelables pour une habitation domestique.

Pour une production personnelle d’énergie, on retrouve ces sources d’énergie propre :

  • Systèmes solaires photovoltaïques (concerne la production d’électricité pour l’habitation) ;
  • Systèmes solaires thermiques (que nous développons dans cet article) ;
  • Les systèmes géothermiques (la récupérer de la chaleur des sols) ;
  • Micro-éoliennes (en utilisant le vent comme source d’énergie électrique).

Fonctionnement et composition des panneaux solaires thermiques.

Les systèmes de chauffage solaire thermiques sont constitués de panneaux qui produisent de l’eau chaude en utilisant l’énergie du soleil ; les rayons du soleil chauffent un liquide qui circule à l’intérieur des panneaux, qui transfèrent ensuite la chaleur absorbée à un réservoir où l’eau est stockée pour une chaudière ou un chauffe-eau électrique.

Un système solaire thermique se compose généralement d’un capteur et d’un réservoir de stockage d’eau ; la circulation du fluide de convection entre le capteur et le réservoir peut être naturelle ou forcée par une pompe électrique. Dans les deux cas, les systèmes produisent de l’eau chaude qui peut être utilisée directement ou envoyée à une chaudière.

Les solutions solaires thermiques existantes :

  • les panneaux solaires thermiques

Parmi les systèmes solaires thermique, il existe différents systèmes efficaces, flexibles et écologiques qui sont capable de convertir jusqu’à 80 % de l’énergie en chaleur utile et peuvent être parfaitement intégrés à tout système de chauffage. Le rendement thermique élevé des panneaux solaires thermiques, combiné au stockage rapide et direct de la chaleur acquise dans le réservoir de stockage solaire, garantit une utilisation élevée de l’énergie, même avec un rayonnement relativement faible. Et si l’énergie n’est pas consommée immédiatement, les réservoirs solaires, grâce à leur haute isolation thermique, peuvent stocker de grandes quantités de chaleur qui peuvent être utilisées même après plus d’une journée pour l’eau chaude ou le chauffage.

Il en existe plusieurs types :

  • les collecteurs plats,
  • les collecteurs plats avec verre,
  • les collecteurs à tubes,
  • les collecteurs monoblocs
  • et les collecteurs automatiques.

Dans le secteur résidentiel, les collecteurs de verre plat sont les plus courants. Ils sont constituées d’une plaque métallique noire qui absorbe les rayons du soleil et entre en contact avec des tubes contenant du fluide caloporteur. Un isolant résistant à la chaleur est placé en dessous pour garder la chaleur dans les tubes. Une vitre de verre trempé recouvre les tubes, les protégeant et créant un effet de serre qui réchauffe davantage le fluide de chauffage.

Les collecteurs à tubes sont constitués de plusieurs tubes de verre placés côte à côte où une plaque métallique noire absorbe l’énergie du soleil. Ces tubes sont placés sous vide pour réduire les pertes de chaleur. Ce type de collecteur est vraiment intéressant pour des conditions plus extrêmes. Les collecteurs plats peuvent suffire dans des conditions normales.

Pour éviter le gel du fluide caloporteur dans les tuyaux, on utilise des fluides antigel tels que l’eau glycolée ou des systèmes d’auto-drainage. D’autre part, si la température est trop élevée, la vidange évite la surchauffe du fluide, qui pourrait endommager l’équipement.

Pour finir, les collecteurs monoblocs sont équipés d’un réservoir de stockage situé directement sur le toit. L’avantage est la proximité entre le réservoir d’eau et le panneau. D’autre part, le réservoir est plus exposé aux pertes de chaleur sur le toit car il est en contact avec l’air extérieur.

  • les batteries solaires thermiques avec station solaire intégrée

Un système solaire thermique idéal pour les maisons individuelles. La batterie solaire modulaire vous permet d’adapter la capacité de stockage (exprimée en kWh) à vos besoins énergétiques, à la puissance solaire installée, mais aussi à l’espace disponible dans votre maison.

Généralement, les batteries solaires thermiques fonctionne au lithium. Il existe plusieurs types de batteries au lithium-ion. Les plus courantes sont les piles au lithium nickel-manganèse-cobalt (NMC), principalement utilisées dans les voitures électriques, et les piles au lithium-fer-phosphate (LFP).

La technologie LFP est considérée comme la meilleure en termes de durée de vie et de sécurité. Elle a une meilleure stabilité thermique par rapport à la cellule NMC. Les cellules LFP peuvent résister à des courants élevés, ce qui permet de fournir une grande quantité d’énergie et de charger rapidement.

Les principaux composants d’un système de stockage de batteries de panneaux solaires sont :

  • Le système de batteries, composé des modules de stockage et du système de gestion des batteries (BMS), qui surveille l’état de toutes les cellules des modules et transmet les informations au système de gestion de l’énergie (EMS) pour assurer la sécurité du système.
  • Onduleur, nécessaire pour transformer le courant alternatif du réseau en courant continu dans la batterie.
  • EMS (Energy Management System). Il représente l’intelligence du système. Basé sur ses propres algorithmes, il met en œuvre l’objectif opérationnel de la batterie tout en respectant les contraintes internes de la batterie à partir du système de sécurité. A titre d’exemple, il décidera du moment où la batterie doit être chargée ou déchargée en fonction de la production et de la consommation d’énergie solaire.
  • Un compteur intelligent qui mesure la production, la consommation, la charge et la décharge des batteries.
  • Les chaudières pour les systèmes de solaires thermiques

La chaudière sera utilisée pour intégrer le chauffage dans les systèmes solaires. Une analyse minutieuse de la géométrie du réservoir et de la batterie permet d’obtenir les meilleures performances en termes de stratification, de transfert de chaleur et de temps de régénération.

L’énergie solaire thermique est rentable : l’énergie est gratuite et il existe des incitations gouvernementales.