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Les capteurs solaires sont des dispositifs qui capturent la chaleur du soleil pour effectuer des tâches, par opposition aux panneaux photovoltaïques qui utilisent la lumière du soleil. Un capteur solaire est couramment utilisé pour fournir de l’eau chaude domestique, mais ils peuvent également fournir de l’air chaud pour le chauffage domestique ou même des matériaux surchauffés pour la production d’électricité. Bien qu'il existe de nombreux modèles de capteurs solaires, ils se répartissent en trois grandes catégories.
Collecteurs Plats
Un capteur solaire à plaque plate représente le type le plus simple, composé d'un boîtier rectangulaire avec un couvercle en verre et d'une couche inférieure absorbant la chaleur. La lumière du soleil traverse la vitre, réchauffant ainsi l’intérieur, et une série de tuyaux ou de conduits permettent à l’eau ou à l’air de circuler à travers l’unité et d’absorber la chaleur ambiante. Les collecteurs à plaques planes non émaillées laissent le verre et la boîte scellée et comptent simplement sur la chaleur du soleil pour chauffer les tuyaux eux-mêmes. Une autre variante comprend un réservoir d'eau monté sur le toit peint pour absorber la chaleur solaire. Ces types de capteurs conviennent mieux aux climats chauds, car même la version à boîte scellée permettra à la chaleur collectée de s'échapper facilement dans l'air froid.
Collecteurs de tubes sous vide
Pour les climats plus froids ou les applications nécessitant des températures d'eau plus élevées, un système de tubes sous vide offre une meilleure isolation. Dans ces collecteurs, chaque tuyau traverse un tube de verre scellé sans air à l'intérieur. Cela permet au tube de fonctionner comme un thermos, minimisant ainsi le transfert de chaleur du tuyau chauffé intérieur vers l'environnement extérieur. Les collecteurs à tube sous vide peuvent être en mesure de maintenir une température de l’eau supérieure à 50 degrés Celsius (122 degrés Fahrenheit) au-dessus de la température ambiante.
Concentrateurs solaires
Si vous avez besoin d'un système capable de fournir régulièrement de l'eau très chaude, un concentrateur solaire est votre meilleur choix. Les concentrateurs utilisent des miroirs pour réfléchir et concentrer l'énergie du soleil sur les conduites d'eau, augmentant ainsi considérablement la température de l'eau à l'intérieur. Étant donné que les miroirs des concentrateurs solaires se recourbent pour focaliser les rayons du soleil, ils fonctionnent mieux lorsqu'ils sont dirigés directement vers le soleil et comprennent souvent des systèmes de suivi permettant de suivre le soleil dans le ciel pour une exposition maximale. Les concentrateurs solaires sont courants dans les grandes centrales solaires, qui contiennent de vastes champs de miroirs en forme de cuvette chauffant un réseau de conduites d’eau pour créer de la vapeur. Cette vapeur entraîne une turbine, créant de l'électricité.
Tours solaires
Une variante de la conception du concentrateur solaire est la tour solaire. Au lieu d'un champ de concentrateurs chauffant chacun une partie d'un réseau de canalisations d'eau, un système de tour solaire utilise un champ de miroirs qui concentrent leur énergie sur une seule tour centrale. Cela fait monter la température au point de focalisation si haut qu'au lieu de l'eau, la tour peut contenir des matières solides comme le sel qui fondent sous la chaleur intense. Des tuyaux d’eau traversent la structure, absorbant la chaleur de la substance en fusion, et la vapeur fournie entraîne une turbine à produire de l’électricité. Les systèmes de sel fondu ont un avantage significatif sur les concentrateurs solaires traditionnels, car le sel reste suffisamment chaud pour créer de la vapeur longtemps après le coucher du soleil. Cela peut permettre à une centrale solaire de générer de l'électricité 24 heures par jour au lieu de tomber en sommeil la nuit.