a. Capteurs solaires

On distingue deux types de capteurs :

Les capteurs solaires thermiques, qui convertissent la lumière en chaleur. Il existe deux types de capteurs solaires thermiques : les capteurs à eau et les capteurs à air.

• Dans les capteurs thermiques « à eau », l’eau ou plus souvent un liquide caloporteur à circuit fermé circule dans des tubes munis d’ailettes. Pour obtenir un meilleur rendement, l’ensemble est placé dans une boîte vitrée isolante afin d’obtenir un effet de serre. Avec un ensoleillement important, et si les besoins en eau chaude sont modérés, un simple réseau de tubes à ailettes peut suffire. Les ailettes, qui forment ce qu’on appelle l’absorbeur, sont chauffées par le soleil et transmettent leur chaleur au liquide caloporteur qui circule dans les tubes. Les capteurs solaires à eau sont utilisés pour produire de l’eau chaude sanitaire dans un chauffe eau solaire individuel. C’est actuellement la solution la plus rentable en terme de solaire. Les systèmes solaires combinés commencent à se développer . Ils ont pour objectif de produire de l’eau chaude sanitaire et de l’eau chaude destinée à participer au chauffage du logement. Ces systèmes permettent d’économiser de l’ordre de 350 kWh par an et par m² de capteurs.

• Dans les capteurs thermiques « à air », c’est de l’air qui circule et qui s’échauffe au contact des absorbeurs. L’air ainsi chauffé est ensuite ventilé dans les habitats pour le chauffage ou dans des hangars agricoles pour le séchage des productions.

Les capteurs photovoltaïques, qui convertissent la lumière en électricité. Le matériau de base destiné à fabriquer les cellules constitutives des panneaux solaires photovoltaïques est le silicium. Dans l’état actuel des choses, un panneau photovoltaïque monocristallin au silicium électronique doit fonctionner deux ans pour rembourser l’énergie qui a été nécessaire à sa fabrication. Avec les progrès techniques en cours, cette durée est en diminution. Les cellules monocristallines sont passées de 300 microns d’épaisseur à 200 et on pense maintenant atteindre rapidement les 180 puis 150 microns, diminuant la quantité de silicium et d’énergie nécessaire, mais aussi les prix.

Dans les deux cas, les panneaux sont habituellement plats, d’une surface approchant plus ou moins le m² pour faciliter et optimiser la pose. Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des équipements de production d’énergie solaire.

b. Cellule photovoltaïque: Principe de fonctionnement

Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photo-sensible, son fonctionnement est basé sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs.La cellule photovoltaïque permet la conversion directe de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Son principe de fonctionnement repose sur l’effet photovoltaïque.

En effet, une cellule est constituée de deux couches minces d’un semi-conducteur. Ces deux couches sont dopées différemment :

• Pour la couche N, apport d’électrons périphériques

• Pour la couche P, déficit d’électrons.

Ces deux couches présentent ainsi une différence de potentiel. L’énergie des photons lumineux captés par les électrons périphériques (couche N) leur permet de franchir la barrière de potentiel et d’engendrer un courant électrique continu. Pour effectuer la collecte de ce courant, des électrodes sont déposées par sérigraphie sur les deux couches de semi-conducteur (cf. figure 1). L’électrode supérieure est une grille permettant le passage des rayons lumineux. Une couche anti-reflet est ensuite déposée sur cette électrode afin d’accroître la quantité de lumière absorbée.

c. Plancher solaire direct:

Le liquide caloporteur, réchauffé dans les capteurs par le rayonnement du soleil, passe directement dans la dalle chauffante basse température et repart vers les capteurs. La dalle joue un double rôle:

• Elle stocke la chaleur. Grâce à une forte inertie de la dalle, le fluide peut stocker et restituer plus tard la chaleur produite.
• Elle la transmet à la pièce.

• Le système assure également le préchauffage de l’eau chaude sanitaire en hiver et son chauffage complet en demi - saison et en été.

Les installations actuelles ne posent aucun problème de santé et n’altèrent pas la circulation du sang dans les jambes car les systèmes existants aujourd’hui fonctionnent à basse température. La température du sol est toujours inférieure à 27°C.

Le PSD couvre en général entre 40 et 60 % des besoins de chauffage et un appoint d’énergie est nécessaire lors de période de grand froid ou de temps très couvert.

Le système assure également le préchauffage de l’eau chaude sanitaire en hiver et son chauffage complet en demi - saison et en été.

d. Le liquide caloporteur:

Il est utilisé dans certains systèmes à échange thermique tels que les pompes à chaleur ou les panneaux solaires thermiques. En réalité, ce liquide caloporteur est constitué d’un mélange d’eau et de glycol. Ce dernier est en fait de l’éthylène glycol, utilisé ici pour ses propriétés d’antigel.