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Auteur(s)
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Christophe MARVILLET : Professeur du CNAM - Titulaire de la chaire d’énergétique appliquée – Enseignant à l’IFFI et à l’ENSIATE
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La consommation d’énergie primaire de la France s’élève à 2 571 TWh en 2020 (en données non corrigées des variations climatiques). Le bouquet énergétique primaire réel de la France se compose de 40 % de nucléaire, 28 % de pétrole, 16 % de gaz naturel, 14 % d’énergies renouvelables et déchets et 2 % de charbon. À l’exception des énergies hydraulique, photovoltaïque et éolienne (qui représentent à elles trois une somme de 117 TWh), les énergies primaires sont dans un premier temps transformées en énergie thermique puis pour certaines en énergie mécanique et électrique. L’énergie finale alors consommée pour les usages du bâtiment, des transports et de l’industrie, est évaluée à près de 1 600 TWh annuels (année 2020).
Dans cette fiche, nous nous limitons aux usages thermiques strictement industriels (hors production d’électricité) pour les utilités et les procédés de transformation industrielle par l’intermédiaire de chaudières ou de fours.
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Notre conseil5. Faire appel aux énergies renouvelables thermiques
5.1 Capteurs solaires thermiques
Un capteur solaire thermique (ou capteur solaire, ou capteur héliothermique, ou encore panneau solaire) est un dispositif conçu pour recueillir l’énergie solaire transmise par rayonnement et la transférer à un fluide caloporteur (gaz ou liquide) sous forme de chaleur. Cette énergie thermique peut ensuite être utilisée pour le chauffage de bâtiments, pour la production d’eau chaude sanitaire ou encore dans divers procédés industriels.
Le capteur absorbe le rayonnement solaire incident, le transformant ainsi en énergie thermique qui est ensuite transférée à un fluide caloporteur circulant dans le capteur. Les fluides utilisés peuvent être de l’air, de l’eau ou une huile ou encore un mélange avec du glycol (fluide antigel) notamment pour les systèmes à circulation forcée. Des matériaux à changement de phase (les sels fondus par exemple) sont aussi utilisés pour les systèmes à concentration. L’énergie du fluide caloporteur est ensuite utilisée directement ou stockée pour un usage ultérieur.
Il existe différents types de capteurs solaires thermiques. Ils sont généralement classés dans deux grandes familles, les capteurs sans concentration (capteurs plans vitrés ou non, capteurs sous vide) et les capteurs à concentration (capteurs paraboliques, cylindriques et à tour).
Pour des températures maximales inférieures à 120 °C, les capteurs sans concentration sont retenus avec de l’eau ou eau glycolée comme fluide caloporteur.
Pour des températures plus élevées (>120 °C), les systèmes à concentration à privilégier sont paraboliques pour de petites puissances, cylindro-paraboliques pour les puissances élevées. Pour les très hautes températures (>500 °C), les systèmes à tour sont à privilégier.
L’intégration des capteurs solaires dans un procédé industriel reste peu courante. L’encombrement des capteurs et les coûts d’investissement sont des éléments qui limitent leur usage. Par ailleurs, la ressource solaire intermittente peut constituer un obstacle rédhibitoire.
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