Les technologies du solaire thermique (capteurs, ballons…) ont atteint des performances élevées. De nouvelles générations de capteurs visent les hautes températures.

Il n'y a pas de révolution dans le solaire thermique à Intersolar 2014. Mais, les modestes progrès accumulés année après année, permettent d'atteindre aujourd'hui en solaire thermique des performances dont le photovoltaïque ne peut que rêver : taux de conversion en chaleur supérieur à 90% pour les capteurs, exceptionnelle stratification de température dans les ballons solaires les plus performants, grande longévité et fiabilité des composants solaires thermiques...

 

Sur le stand Viessmann (photo), le nouveau et très robuste capteur solaire thermique tubulaire sous vide Vitosol 200-T Type SPL est capable de produire de l'eau entre 60 et 120°C. Ce qui permet de l'intégrer à des réseaux de chauffage urbain fonctionnant en eau surchauffée, voire même en vapeur.

 

Viessmann compte aussi explorer le marché de la chaleur de process en industrie. Ce capteur est issu de la technologie de la start-up française SAED, achetée par l'industriel à l'automne dernier. Les capteurs Vitosol 200-T sont en cours d'industrialisation à Faulquemont et la chaîne devrait être prête à produire dés septembre 2014.

 

L'israélien TIGI a affiné la conception et accru la fabrication de capteur solaire plan contenant une couche transparente en nid d'abeille entre la vitre et l'absorbeur. Cette structure facilite la pénétration de la chaleur et empêche tout mouvement d'air par convection dans le capteur.

 

La convection est la principale source de perte de chaleur, donc de rendement, pour les capteurs plans. L'absence de convection avantage le capteur TIGI pare temps froid. Ce capteur bénéficie d'un marquage Solar Keymark et peut fournir de l'eau à 100°C. Il est équipé d'un circuit fermé fonctionnant en thermosiphon qui se met en route à partir de 130°C en cas de surchauffe et évacue la chaleur par un radiateur au dos du capteur.

 

Le fabricant suisse TVP Solar a choisi une autre stratégie pour éviter les pertes de chaleur par convection dans ses capteurs plans. Il a conçu des capteurs plans sous vide. L'absence d'air dans le capteur ne permet pas la convection et supprime cette source de pertes de chaleur. 

 

Comme le capteur est plat et sous vide, l'atmosphère extérieure exerce une pression sur la vitre du capteur non-compensée par une pression intérieure (vide) et pourrait conduire à sa rupture. Pour éviter ce risque majeur, TVP Solar a installé 98 mini-piliers métalliques qui soutiennent la vitre extérieure. TVP Solar propose trois capteurs fonctionnant selon ce principe. Ils couvrent des plages de température de 100 à 250°C.

 

Stratification de température dans les ballons

 

L'une des clefs du rendement et du bon fonctionnement des installations solaires thermiques, notamment pour la production d'ECS, est la stratification verticale de la température dans les ballons. Lorsqu'un ballon solaire se met en charge, il doit se charger en température du haut vers le bas, de manière à maximiser le rendement d'échange entre primaire solaire et ECS et à permettre un puisage d'eau chaude au bout d'une demi-heure au maximum.

 

Tous les fabricants assurent que leurs ballons atteignent une excellente stratification. En réalité des tests en laboratoire ont montré que ce n'est pas le cas du tout. Il faut souvent des heures de réchauffage avant que l'on puisse puiser de l'eau chaude dans un ballon solaire de mille litres.

 

Un seul fabricant, Ratiotherm, parvient à une impeccable stratification verticale de la température dans ses ballons solaires. Il y parvient en appliquant plusieurs principes de bases. Pas d'échangeur dans le ballon, il provoque des circulations d'eau qui ruine la stratification.

 

Une réduction radicale de la vitesse de l'eau froide introduite dans le ballon, grâce à une série de chicanes verticales dont la géométrie est soigneusement étudiée de manière à éviter tout mouvement parasite... Au bout de 25 minutes, il est possible de puiser de l'eau chaude dans un ballon Ratiotherm de 1000 litres. Ce qui constitue un résultat exceptionnel.

 

Cette entreprise allemande est représentée en France par une filiale française (www.ratiotherm.fr) qui possède plusieurs réalisations spectaculaires à son actif, des HLM à Marseille, deux collèges à Lille, un hôtel Ibis à Manosque...

 

Anecdote, dans l'Hôtel Ibis de 52 chambres à Manosque, la chaudière gaz en appoint des panneaux solaires n'était pas correctement raccordée du point de vue électrique et ne démarrait pas pas lorsque la régulation du système solaire la sollicitait.

 

Pendant les deux premières semaines de fonctionnement, personne ne s'en est aperçu : l'installation solaire assurait une couverture de 100% des besoins d'ECS. Il a fallu une période de pluie de trois jours pour que les responsables de l'hôtel se rendent compte du dysfonctionnement.

 

Source : batirama.com / Pascal Poggi