Les capteurs solaires sont des dispositifs qui captent la chaleur du soleil pour effectuer des tâches, par opposition aux panneaux photovoltaïques qui utilisent la lumière du soleil. Une utilisation courante pour un collecteur solaire est de fournir de l'eau chaude résidentielle, mais ils peuvent également fournir de l'air chaud pour le chauffage domestique ou même des matériaux de surchauffe pour la production d'électricité. Bien qu'il existe de nombreux modèles de collecteurs solaires, ils se divisent en trois grandes catégories.

Collecteurs à plaques plates

Un capteur solaire à plaque plane représente le type le plus simple, composé d'une boîte rectangulaire avec un une couverture 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 dans l'unité et d'absorber la chaleur ambiante. Les capteurs plats non vitrés laissent le verre et la boîte scellée, et s'appuient simplement sur 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, puisque même la version scellée permettra à la chaleur collectée de s'échapper facilement dans l'air froid.

Capteurs à tubes sous vide

Pour les climats plus froids ou les applications qui nécessitent 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, en minimisant le transfert de chaleur de la conduite intérieure chauffée à l'environnement extérieur. Les collecteurs à tubes sous vide peuvent maintenir la température de l'eau à 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 l'eau chaude, un concentrateur solaire est votre meilleur pari. Les concentrateurs utilisent des miroirs pour réfléchir et concentrer l'énergie du soleil sur les conduites d'eau, ce qui augmente considérablement la température de l'eau à l'intérieur. Puisque les miroirs des concentrateurs solaires se courbent pour focaliser les rayons du soleil, ils fonctionnent mieux lorsqu'ils sont dirigés directement vers le soleil, et comprennent souvent des systèmes de suivi qui suivent le soleil dans le ciel pour une exposition maximale. Les concentrateurs solaires sont courants dans les centrales solaires à grande échelle, qui contiennent de grands 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.

Solar Towers

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 élève la température au point de focalisation au point qu'au lieu de l'eau, la tour peut contenir des matières solides comme du sel qui fond à la chaleur intense. Des conduites d'eau traversent la structure, absorbant la chaleur de la substance fondue, et la vapeur fournie entraîne une turbine pour produire de l'électricité. Les systèmes de sels fondus ont un avantage significatif sur les concentrateurs solaires traditionnels, car le sel reste assez 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 dormance la nuit.