Les capteurs solaires sont des dispositifs qui captent la chaleur du soleil pour effectuer des tâches, contrairement aux panneaux photovoltaïques qui utilisent la lumière du soleil. Une utilisation courante d'un capteur solaire est de fournir de l'eau chaude domestique, mais ils peuvent également fournir de l'air chaud pour le chauffage domestique ou même surchauffer des matériaux pour la production d'électricité. Bien qu'il existe de nombreuses conceptions différentes de capteurs solaires, elles se répartissent en trois grandes catégories.
Collecteurs plats
Un capteur solaire plat représente le type le plus simple, composé d'une boîte rectangulaire avec un couvercle en verre et une couche inférieure absorbant la chaleur. La lumière du soleil traverse le verre, réchauffant l'intérieur, et une série de tuyaux ou de conduits permet à l'eau ou à l'air de circuler à travers l'unité et d'absorber la chaleur ambiante. Les capteurs plats non émaillés laissent de côté le verre et la boîte scellée et dépendent simplement de la chaleur du soleil, réchauffant 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 collecteurs sont les mieux adaptés aux climats chauds, car même la version à boîtier scellé 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 passe à travers un tube de verre scellé sans air à l'intérieur. Cela permet au tube de fonctionner comme un thermos, minimisant le transfert de chaleur du tuyau chauffé intérieur vers l'environnement extérieur. Les capteurs à tubes sous vide peuvent être en mesure de maintenir la température de l'eau de plus de 50 degrés Celsius (122 degrés Fahrenheit) au-dessus de la température ambiante.
Concentrateurs solaires
Si vous avez besoin d'un système capable de fournir en permanence 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 considérablement la température de l'eau à l'intérieur. Étant donné que les miroirs des concentrateurs solaires se courbent pour focaliser les rayons du soleil, ils fonctionnent mieux lorsqu'ils sont pointés directement au soleil, et incluent souvent des systèmes de suivi pour suivre le soleil dans le ciel pour un maximum exposition. Les concentrateurs solaires sont courants dans les centrales solaires à grande échelle, qui contiennent de grands champs de miroirs en forme d'auge 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 réchauffant chacun une section d'un réseau de conduites d'eau, un système de tour solaire utilise un champ de miroirs concentrant tous leur énergie sur une seule tour centrale. Cela augmente la température au point focal si haut qu'au lieu de l'eau, la tour peut contenir des matières solides comme du sel qui fondent sous la chaleur intense. Des conduites d'eau traversent la structure, absorbant la chaleur de la substance en fusion, et la vapeur fournie entraîne une turbine pour produire de l'électricité. Les systèmes au sel fondu présentent un avantage significatif par rapport aux 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 produire de l'électricité 24 heures sur 24 au lieu de tomber en sommeil la nuit.