L'énergie solaire : utilisations directes

L'énergie solaire est utilisée principalement pour la fourniture d'électricité et de chaleur, la climatisation et quelques procédés industriels comme le désalement de l'eau de mer.

 

1) L'origine solaire de l'électricité

    A) Les centrales à tour

    B) Les cellules photovoltaïques

2) Utilisation de la chaleur solaire pour l'habitat

    A) Les capteurs solaires thermiques (plans)

    B) Procédé de Trombe-Michel pour la maison

 

1) L'origine solaire de l'électricité

Elle met en évidence l'utilisation de collecteurs solaires et des procédés physico-mécaniques.

    A) Les centrales à tour

Appelés aussi centrales solaires, elles sont composées de champ d'héliostats (1500 en tout) occupant une surface de 75 km² permettant une production d'électricité de 10 millions de Watts par an :

Image centrales solaires

 

Leur rendement dépend du facteur de concentration C tel que :

C = S / s

C: surface de répartition du flux solaire.

s: surface du collecteur thermique recevant le rayonnement.

Plus C est grand, plus le rendement est important.

Le problème vient du coût au kWh beaucoup trop élevé.

Heureusement d'autres solutions existent.

 

    B) Les cellules photovoltaïques

Ces cellules mettent en évidence l'effet photovoltaïque c'est-à-dire la conversion directe des rayons du soleil en électricité et donc la production et le transport de particules électriques sous l'impulsion du rayonnement dans un matériau conducteur :

Systeme photovoltaique

Le côut de ce système est beaucoup moins onéreux que le raccordement à un réseau électrique construit (je n'imagine même pas l'économie réalisée si le réseau électrique était à faire !).

De plus, il est utilisable sur 30 ans et le prix est surtout amorti en 5 ans !

 

2) Utilisation de la chaleur solaire pour l'habitat

Nous sommes habitués à subir des températures entre 15°C et 40°C (parfois jusqu'à 55°C dans certains pays).

D'où l'intéret de produire à moindre coût des systèmes solaires (pardon pour le jeu de mots :p) pour l'habitat en utilisant le verre : en effet, le verre est transparent à la plupart des longueurs d'onde inférieures à 3 microns et totalement opaque au-dessus.

    A) Les capteurs solaires thermiques (plans)

Ce sont des capteurs où l'air s'échauffe au contact d'un absorbeur éclairé par le soleil à travers une vitre :

plan capteur solaire thermique

 

Pour la production d'eau chaude sanitaire (ou ballon d'eau chaude), il y a ce procédé suivant :

Schema production eau chaude sanitaire

 

Pour un chauffage par le sol, on enterre un système de tubes directement alimenté en eau chaude par les capteurs solaires. Entre 40 et 70 litres d'eau peuvent être stockées :

Systeme chauffage par plancher solaire direct

Le rendement de ces trois systèmes peut aller jusqu'à 70% : autant dire que l'investissement est amorti en quelques années !

 

    B) Procédé de Trombe-Michel pour la maison

Si vous habitez dans une maison, alors vous serez intéressés par un système de chauffage et de refroidissement économique : le procédé de Trombe-Michel.

Inventés par deux personnes Felix Trombe et Jacques Michel, ce procédé propage l'air de bas en haut entre un mur orienté au Sud et un vitrage.

L'air se comprime donc et pénètre dans la maison avec une température élevée.

Il est donc possible de chauffer la maison l'hiver...

Circuit de chauffage solaire d'une maison l'hiver

 

...et de la rafraîchir l'été :

Circuit de refroidissement d'une maison en été

Ce système ingénieux permet de faire des économies considérables en matière d'énergie augmentant aussi le confort dans la maison !

 
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