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idées vers l’autonomie énergétique

Par philippe crassous
16-04-2013

des capteurs solaires aussi productifs l’hiver que l’été

1- présentation

des capteurs solaires aussi productifs l'hiver que l'été

Le soleil n’a pas le même trajet en hiver et en été, et par chance dans une exposition sud les hauteurs très différentes selon les saisons permettent de jouer sur l’inclinaison d’un capteur pour adapter la production à son besoin. Ainsi pour des capteurs dédiés à l’eau chaude sanitaire et orientés au sud, une inclinaison voisine de 60/70°doit permettre d’avoir de l’eau chaude à peu prés régulièrement toute l’année, selon la région bien sûr. Mais cette méthode a deux inconvénients : d’une part l’intégration n’est pas toujours évidente, ou plutôt c’est un bon moyen pour mettre les capteurs en évidence, d’autre part avec ce procédé on sur-dimensionne l’installation pour avoir une production suffisante en hiver, et on la sous-emploie en été. Le surcoût d’une installation capable d’assurer 100% des besoins est donc important. Malgré tout on exploite peu cette possibilité d’ajuster l’inclinaison des capteurs : pour des raisons d’intégration comme de facilité de pose, dans la grande majorité des cas les panneaux solaires sont posés selon l’inclinaison de la toiture qui les supporte. Ainsi paradoxalement ils sont pleinement efficaces les mois d’été, alors que le soleil est abondant, mais perdent de l’efficacité en hiver, en même temps que le soleil devient plus rare. Bref, la couverture des besoins hivernaux est largement insuffisante, et l’appoint reste indispensable.

L’ option que je propose est de rajouter des miroirs sur des tubes sous vide qui permettraient de démultiplier à moindre coût l’efficacité hivernale. Ces miroirs deviendraient moins efficaces en été, voire capables d’assurer un certain ombrage. Et le tout sans aucun dispositif mobile qui sous entendrait compliqué et risque de panne : simplement grâce à une forme judicieusement choisie. Les miroirs fixes sont déjà communément employés, mais avec une disposition et un objectif très différents. Ainsi un résultat comparable à un capteur classique correctement incliné peut être obtenu, sans multiplier ce qui coûte cher dans un capteur, à savoir le nombre de tubes sous vide, puisqu’à chacun correspond connexions, support, système de transmission de chaleur à l’intérieur. Le principal surcoût est celui du miroir. Et ce résultat s’obtient aussi en s’intégrant à n’importe quelle inclinaison de toiture, y compris un toit terrasse. Il suffit, à la pose, d’orienter correctement les miroirs, en les faisant pivoter autour de leur tube.

Pour que cette recette fonctionne, il faut :

Des tubes sous vide à double paroi, avec un absorbeur tubulaire ; les tubes sous vide avec une ailette à l’intérieur, souvent appelés (improprement) supraconducteurs, n’optimiseraient pas le résultat.

Des tubes sensiblement horizontaux ; s’il y a une pente c’est celle qui est nécessaire au bon fonctionnement d’un caloduc. S’il y a caloduc, ce qui n’est pas indispensable.

Une orientation sud du capteur, donc l’axe des tubes est orienté sensiblement est/ouest.

Enfin et surtout sur chaque tube un miroir réflecteur de forme « extrudée » le long du tube, dont la forme permet une réflexion du rayonnement solaire sur « son » tube correspondant. Et le miroir peut pivoter selon un axe coaxial avec l’axe du tube correspondant, en sorte de pouvoir régler, à la pose, l’inclinaison du miroir en fonction de la pente du capteur.

L’efficacité de la réflexion est variable selon les hauteurs saisonnières du soleil ; bien sûr, le réflecteur sera conçu pour être plus efficace en hiver qu’en été. L’espacement entre les tubes, munis de leur réflecteur correspondant, doit être suffisant pour minimiser l’ombre portée d’un réflecteur sur le suivant ; ainsi, pour être adaptable à un toit terrasse, avec une pose à plat, les tubes doivent être très espacés.

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