Types de capteurs solaires et ses composants

 

Absorbeur

L'absorbeur est un composant d'un capteur qui a pour fonction d'absorber le rayonnement solaire incident, de le convertir en chaleur et de transmettre celle-ci à un fluide caloporteur.

Capteur solaire

Un capteur solaire est un dispositif destiné à absorber le rayonnement solaire et à transmettre la chaleur ainsi produite à un fluide caloporteur.
L'ouverture du capteur est la surface à travers laquelle le rayonnement solaire non concentré est admis dans le capteur.
Un capteur plan est un capteur sans concentration dans lequel la surface de l'absorbeur est sensiblement plane.
Un capteur à circulation de liquide est un capteur dans lequel le fluide caloporteur est un liquide.
Un capteur à air est un capteur dans lequel le fluide caloporteur est l'air.

Un capteur solaire intégré est un capteur solaire faisant office de toiture. Il est un élément du "clos ou du couvert", il entre dans la garantie décennale d'un bâtiment.

Étang solaire

Un étang solaire est un capteur solaire de grande dimension avec stockage de chaleur intégré. C'est un bassin d'eau salée, naturel ou artificiel, composé de trois zones :
A. La partie haute est peu salée, l'eau réagit comme dans un étang normal et la température reste proche de l'air ambiant.
B. La partie basse est très salée, exposée au rayonnement solaire, elle peut devenir très chaude (60 à 100°C).
C. La partie intermédiaire, où la salinité augmente avec la profondeur et crée un gradient de densité qui empêche la thermo-circulation. Cette zone réagit comme une isolation thermique transparente, elle est traversée par le rayonnement solaire qui est absorbé et piégé par l'eau très salée en partie basse. Voir Étang solaire

Capteur à concentration

Un capteur à concentration est un capteur solaire comportant un système optique (réflecteur, lentilles,  ...) destiné à concentrer sur l'absorbeur le rayonnement ayant traversé l'ouverture.
Un capteur cylindro-parabolique est un capteur à concentration à foyer linéaire utilisant un réflecteur cylindrique de section parabolique. Image
Un capteur paraboloïde est un capteur à concentration utilisant un réflecteur en forme de paraboloïde de révolution.

Un capteur CPC (Compound Parabolic Concentrator) est un capteur plan ou à tubes sous vide avec un réflecteur "concentrateur à segments paraboliques". Les réflecteurs CPC ont une géométrie qui permet au rayonnement solaire direct et diffus d'atteindre l'absorbeur. Image

Un héliostat est un instrument comportant un miroir plan ou légèrement concave qui permet de réfléchir les rayons du Soleil dans une direction fixe malgré le mouvement diurne.

Un four solaire est un dispositif dont l'élément essentiel est un miroir concave de grand diamètre qui concentre le rayonnement solaire et permet d'obtenir des températures très élevées au foyer. Image

Capteur sous vide

Un capteur à tube sous vide est un capteur solaire fait de tubes transparents généralement en verre, comportant un espace vide d'air entre la paroi extérieure de chaque tube et son absorbeur.
En général, la pression dans l'espace vide est inférieure à 1 Pa. Ainsi, les déperditions thermiques convectives de l'absorbeur sont quasiment éliminées.

Rendement

Le rendement d'un capteur est le rapport entre l'énergie extraite par le fluide caloporteur pendant un intervalle de temps donné et le produit de l'irradiation solaire pendant le même intervalle de temps sur le capteur par sa superficie, dans les conditions de l'état stationnaire.
Note : La superficie de référence du capteur (superficie hors-tout, superficie d'entrée ou air de l'absorbeur) utilisée pour le calcul du rendement doit être spécifiée.
L'état stationnaire est l'état d'un capteur où la puissance extraite et les pertes sont égales au flux du rayonnement solaire incident.

Superficie

La superficie d'entrée est l'aire maximale de la section droite du rayonnement pouvant atteindre le volume contenant l'absorbeur, directement ou par réflexion.
L'ouverture du capteur est la surface à travers laquelle le rayonnement solaire non concentré est admis dans le capteur.
La superficie hors-tout pour un capteur est l'aire maximale de la projection droite du capteur complet, à l'exclusion des supports et conduits de raccordement. Pour un champ ou un assemblage des capteurs, on considère l'ensemble du champ ou de l'assemblage y compris les bordures et supports.

Stagnation

La stagnation est l'état d'un capteur ou d'un système sans circulation du fluide caloporteur.
La température de stagnation se réfère généralement à la température du fluide caloporteur sans circulation où les déperditions thermiques sont égales au flux du rayonnement solaire incident.

Surface sélective

La surface dont les propriétés optiques (facteurs de réflexion, d'absorption, de transmission ainsi que l'émissivité) dépendent de la longueur d'onde considérée est dite surface sélective.
La surface sélective utilisée pour l'absorbeur d'un capteur solaire est généralement peu émissif aux températures d'utilisation et ainsi les déperditions thermiques par émission sont réduites.

Distillation solaire

La distillation solaire est une technique qui utilise le rayonnement solaire pour chauffer de l'eau saumâtre dans un bac couvert par un vitre incliné. L'eau dans le bac s'évapore et la vapeur d'eau se condense sur la surface du vitre. La condensation forme des gouttes d'eau pures qui coulent sur le vitre incliné pour être récupérées dans un récipient propre.


Coupe sur un distillateur solaire artisanal
Voir aussi Expériences

Normalement, quand de l’eau salée et de l’eau douce sont mises dans un récipient, séparée par une membrane semi-perméable., c’est l’eau pure qui migre vers la solution salée. Mais si on exerce une pression forte sur l’eau salée, le processus est inversé, alors elle est appelée osmose inverse. Le passage forcé à travers la membrane semi-perméable filtre tous les éléments indésirables que peut contenir l’eau. Ce procédé, est peu gourmand en énergie, et la plupart des usines de traitement des eaux saumâtres sont équipées aujourd’hui. Il est possible d'utiliser les panneaux photovoltaïques pour fournir l'énergie électrique pour les pompes et les compresseurs.

Types de capteurs solaires et ses composants


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