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De nos jours, les capteurs solaires thermiques constituent une bonne solution pour satisfaire les besoins en eau chaude. Mais grâce aux progrès des technologies, il est de plus en plus intéressant, d’un point de vue économique ou énergétique, de couvrir l’ensemble des besoins en énergie d’un bâtiment avec des panneaux solaires photovoltaïques, couplés à une pompe à chaleur. Explications sur les différences entre l’énergie solaire photovoltaïque et l’énergie solaire thermique.
Les installations de panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité grâce aux cellules photovoltaïques. Cette énergie permet de produire de l’électricité à partir du rayonnement solaire (qui est l’ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil). La conversion directe de l’énergie solaire en électricité se fait par l’intermédiaire d’un matériau semi-conducteur, comme le silicium.
Le silicium est l’élément chimique naturel le plus abondant après l’oxygène. On le trouve dans le sable ou le verre et il n’est pas difficile d’obtenir des cristaux de silicium très purs. Malheureusement, l’opération est toujours très coûteuse et nécessaire à la fabrication des cellules photovoltaïques.
Cette énergie est renouvelable, car l’énergie du Soleil est une source fort abondante sur la planète Terre et considérée comme inépuisable à l’échelle de temps humaine. Par contre la fabrication des panneaux photovoltaïques (ainsi que leur installation et leur exploitation) consomme de l’énergie, issue en grande partie de sources non renouvelables. Heureusement, un système photovoltaïque produit entre 20 et 40 fois plus d’énergie que celle qui a été utilisée pour le fabriquer.
Les installations de panneaux solaires thermiques transforment la lumière du soleil en chaleur par rayonnement. L’énergie solaire thermique permet donc de produire de la chaleur (à basse, moyenne ou haute température) et son but est de chauffer un fluide, qu’il soit liquide ou gazeux. L’énergie ainsi reçue par le fluide peut être utilisée directement (eau chaude sanitaire, chauffage, etc…) ou indirectement (production de vapeur d’eau pour entraîner des alternateurs et obtenir de l’énergie électrique, production de froid, etc…).
Cette énergie provient de la chaleur transmise par le Soleil par rayonnement et ne doit donc pas être confondue avec l’énergie solaire photovoltaïque, qui utilise l’effet photoélectrique pour transformer les photons, en électricité. Ici, la conversion du rayonnement solaire en chaleur, se fait grâce au capteur solaire thermique.
Effectivement, le capteur solaire est un instrument utilisé pour transformer le rayonnement solaire en chaleur et les principes physiques fondamentaux sur lesquels se basent cette production d’énergie sont notamment : l’absorption (qui est le processus physique par lequel l’énergie électromagnétique est transformée en une autre forme d’énergie) et la conduction thermique (qui est un phénomène de transport de l’énergie interne). Dans le cas particulier des systèmes à concentration (par exemple une centrale solaire thermodynamique ou un four solaire), la réflexion (phénomène intervenant lors de l’incidence de la lumière sur un matériau), joue aussi un rôle important.
En tenant compte des progrès constants de la technologie concernant les panneaux photovoltaïques (et les pompes à chaleur), l’efficacité de ce type de système combiné est maintenant supérieure à 60 % ! Cela dépasse donc le rendement effectif des installations thermiques, tout en possédant encore une marge de progression. Malheureusement, les coûts de ces installations restent encore élevés, ils baissent régulièrement alors que le prix des installations solaires thermiques a tendance à stagner.
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