Production d’eau chaude grâce aux panneaux solaires

Panneaux solaires Toiture

Avec le réchauffement climatique, il est de plus en plus souvent question d’énergies propres et durables. D’économie d’énergie grâce aux nouvelles technologies. L’énergie solaire en fait partie. Il s’agit d’exploiter l’énergie produite par les rayons solaires pour chauffer l’eau de nos logements. Les panneaux solaires thermiques remplacent la chaudière traditionnelle au gaz ou le cumulus électrique. Ils permettent d’avoir de l’eau chaude pour la douche, le bain et toute l’alimentation de la maison.

Cet article a pour but de vous aider dans votre projet de construction ou d’aménagement de votre habitat. Et de vous donner toute une série d’informations utiles sur le fonctionnement et les avantages des capteurs solaires.

L’histoire des panneaux solaires

Le fonctionnement des panneaux solaires thermiques est basé sur un phénomène simple. Les objets touchés par les rayons du soleil se réchauffent ; la chaleur ainsi produite peut être recueillie et conservée pour une utilisation ultérieure. Les corps sombres absorbent la lumière en se réchauffant alors que les corps clairs la reflètent.

Faisons un bref parcours historique au fil des siècles pour voir comment l’énergie solaire a pu être exploitée avant d’arriver à la technologie actuelle.
Sous l’Empire romain, un système était déjà utilisé pour exploiter les rayonnements du soleil à travers l’effet de serre de plaques en verre pour chauffer les habitations et l’eau. Mais il ne s’agissait pas d’une utilisation systématique de l’énergie émise par le soleil.

Panneaux solaire L’héliomètre, le premier type de panneau solaire, est inventé en 1767 par le physicien suisse Horace-Bénédict de Saussure.

Il s’agissait d’un récipient en bois qui était utilisée par les premiers pionniers américains pour cuisiner lors des longs voyages vers l’ouest. Le récipient atteignait une température de 109 °C grâce à un système de trois couches de verre positionnées à une certaine distance l’une de l’autre sur la partie haute du récipient. En 1830, en Angleterre, John Herschel perfectionna le système mis au point par Horace-Bénédict de Saussure. Marquant ainsi les prémisses d’une technique de cuisson aujourd’hui appelée cuisson solaire. Cette technique permit à de nombreuses populations défavorisées de l’Afrique du Sud de cuisiner sans utiliser du bois.

En 1861, le français Auguste Mouchot breveta le premier moteur mécanique, de 1 kW de puissance, en utilisant l’énergie solaire.
L’idée d’Auguste Mouchot était de proposer un moteur alternatif à celui du charbon. Mais le bas prix du charbon à cette époque rendit son invention inintéressante. Au fil des années, de nouvelles techniques furent développées pour exploiter l’énergie solaire.

En 1885, le français Charles Tellier mis au point un système permettant de produire de la vapeur grâce à des panneaux plats. En 1884, l’américain John Ericsson, créa le premier panneau parabolique pour produire de la vapeur. Ces inventions furent ensuite révisées par des chercheurs comme Frank Shuman. En 1906, il construisit une installation en Égypte, constituée de concentrateurs d’une puissance d’environ 300 kW. En 1891, l’américain Clarence Kemp breveta le premier équipement solaire thermique pour produire de l’eau chaude.
Le système mis au point par Kemp remporta un vif succès, notamment suite à la crise de 1973. En 1935, toujours aux États-Unis, fut construit le premier édifice utilisant une installation de panneaux solaires pour le chauffage. Une décennie plus tard, les panneaux solaires furent diffusés à grande échelle et en 1948 on les trouvait dans tous les États-Unis.

Fonctionnement des panneaux solaires

Panneaux solaire installationLe principe de fonctionnement des panneaux solaires est simple : la chaleur fournit par le rayonnement solaire est emmagasinée et transmise à un fluide, de l’air ou de l’eau, qui va transmettre la chaleur utilisée pour chauffer une pièce ou pour produire de l’eau chaude.

L’installation solaire est constituée de trois parties fondamentales :

  • le panneau solaire dans lequel se situe un absorbeur de chaleur,
  • le collecteur semblable à un radiateur par lequel la chaleur absorbée par le soleil est transmise à l’eau du réservoir,
  • le réservoir d’accumulation d’eau chaude et les raccordements hydrauliques et électriques.

Les panneaux solaires fonctionnent même avec peu de soleil, car ils captent la chaleur à la fois des rayons solaires directs et du rayonnement. C’est ainsi que l’on trouve des panneaux solaires thermiques dans des pays du nord tels que l’Allemagne où le climat n’est pas des plus ensoleillés.

Les dimensions des panneaux solaires sont calculées en tenant compte du nombre de personnes qui composent la famille. Et en considérant que la consommation moyenne d’eau chaude par jour se situe entre 30 et 50 litres par personne.
On considère en moyenne que pour chaque mètre carré de panneau, on obtient une production journalière de 80 à 130 litres d’eau d’une température de 40 °C. Cette température est atteinte par l’eau contenue dans le réservoir en un jour entier en hiver et en une demi-journée en été.

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