Fonctionnement de l’énergie solaire thermique

Voici un schéma explicatif du mode de fonctionnement d’un CESI (Chauffe Eau Solaire Individuel), fonctionnant à l’énergie solaire thermique :

Principe de fonctionnement d'un CESI

Captage du rayonnement solaire

Celui-ci s’effectue à travers le module solaire (1) (généralement disposé sur le toit de l’habitation). Il est constitué d’un absorbeur (une plaque et des tubes métalliques noirs). C’est le cœur du « système solaire », qui reçoit le rayonnement solaire et s’échauffe
Autour de cet absorbeur, on retrouve un coffre rigide. Celui-ci a pour but d’isoler thermiquement l’absorbeur tout en laissant passer, sur sa partie supérieure, le rayonnement solaire grâce à une partie vitrée. Une fois le rayonnement entré, ce coffre a pour but de retenir la chaleur afin de chauffer le liquide passant dans l’absorbeur.

Transport de la chaleur

C’est le rôle du circuit primaire (2), contenant un fluide caloporteur (qui transporte de l’énergie) antigel. Le circuit primaire est un circuit fermé, qui ne se mélange pas avec l’Eau Chaude Sanitaire (ECS) produite. Ce fluide chaud, se dirige vers le ballon de stockage (5) afin de restituer sa chaleur à l’eau froide.

Échange de chaleur

Le fluide caloporteur contenu dans les tuyaux du circuit primaire, restitue sa chaleur à l’eau froide qui remplit le ballon de stockage. Le fluide passe au travers d’un échangeur thermique (3) placé au centre du ballon, dans l’eau froide. Celui-ci va dissiper la chaleur qu’il contient afin de réchauffer l’eau froide.
Une fois la chaleur dissipée, le fluide continue son circuit et repart, grâce au circulateur (7) le mettant en mouvement, dans le module solaire, afin de se recharger en chaleur.

Stockage

Le ballon de stockage est similaire, en apparence, à un chauffe eau classique. Il constitue la réserve en eau chaude sanitaire. Lorsque de l’eau est puisée dans le CESI, elle est immédiatement remplacée par de l’eau froide qui sera ensuite réchauffée.

Et lorsqu’il n’y a plus de soleil ?

Lors de conditions météorologiques défavorables, l’énergie solaire ne peut plus assurer la totalité de la production d’eau chaude.

Les ballons d’eau chaude solaire sont équipés d’un dispositif d’appoint. Celui-ci prend le relais en cas de besoins, et vient chauffer l’eau chaude en remplacement de l’énergie solaire.
En général, il s’agit d’un appoint électrique, grâce à une résistance souvent placée à mi-hauteur du ballon solaire
Mais ce peut être aussi un appoint hydraulique (avec un fluide caloporteur aussi). Raccordé à une chaudière(12) au fioul, au gaz ou une pompe à chaleur par exemple, le fluide vient liberer sa chaleur dans le ballon de stockage grâce à un serpentin.
Un second ballon pourvu d’un réchauffeur électrique peut également servir d’appoint.