en Juillet 2009, je poursuis l'aventure solaire en réalisant de ma propre main un panneau capteur thermique. Ces panneaux sont capables de chauffer de l'eau. Ce sont les panneaux solaires les plus répandus sur nos toits. Leur aspect est noir homogène et de même taille que les panneaux photovoltaïques qui eux sont brillants striés de traits correspondants aux cellules PV.

Je trouve des plans sur un magazine acheté au rabais dans un magasin de revente de lots d'invendus, NOOZ.

Tout d'abord, on réalise un caisson en contreplaqué de marine de 10 mm d'épaisseur. Moi j'ai choisi 1m par 1m mais les panneaux classique mesurent 1,5 m par 1m environ. Ensuite j'ai plaque le fond et les côtés de polystyrène extrudé de 40 mm doublé de rockwool, un isolant de 30 mm d'épaisseur spécial cheminé et recouvert d'aluminium. Les jonctions sont colmatées au scotch aluminium.

Ensuite, j'ai posé quelques lattes de 5 mm d'épaisseur afin de laisser une lame d'air avec ce qu'on va poser dessus

Ensuite, j'ai plié du cuivre recuit en 14 mm de diamètre auquel j'ai soudé deux systèmes pour recevoir un tuyau à chaque extrémité. Le tout est posé sur une plaque de cuivre de 0,5 mm d'épaisseur. J'ai fixé tous les tuyaux à l'aide d'un trentaine de colliers dont je n'ai gardé que la moitié et que j'ai vissé à travers la plaque de cuivre sur les lattes de bois. Les tuyaux sont ainsi plaqués contre le cuivre. Le résultat est moyennement esthétique. Sur les plans que je possède, on avait soudé du cuivre écroui avec un espacement de 5 cm entre chaque tuyau. Cela représentait un travail énorme et difficile à réaliser pour quelqu'un comme moi qui ne possède pas de poste à souder ni d'expérience dans ce domaine là. On ferme le caisson à l'avant, on perce des trous pour l'entrée et la sortie et on colmate l'intérieur par un isolant comme les autres côtés.

J'ai acheté une bombe de peinture noire résistant aux hautes températures afin de passer sur toutes ces parties en cuivre. Cela améliore l'absorption solaire et la chauffe des tuyaux.

Enfin, j'ai disposé une vitre de 5 mm sur le haut du caisson. J'avais d'abord posé un verre fumé que j'avais en stock mais celui-ci filtrait trop les rayons solaires. J'ai donc changé pour un verre transparent. J'ai mis une petite bande d'isolant pour fenêtre sur les rebords du caisson avant de poser le verre. Ensuite j'ai colmaté les trous au polyuréthane expansé. La vitre est fixée en collant de la cornière (PVC ou alu) sur chaque côté. Enfin, le tout est peint plusieurs fois à la peinture plastifiante en couche épaisse pour assurer une parfaite étanchéité aux intempéries.

Enfin, le caisson est disposé face au soleil à environ 45°.

Une petite pompe à aquarium assure le pompage de l'eau d'une piscine pour enfant, la fait circuler dans le panneau puis la réinjecte en circuit fermé d'où elle vient, dans la piscine. L'eau ressort à +2,5°C que l'eau entrante. Ce système allumé à 11h du matin le 2 août 2009 a permis de porter 1 m3 d'eau environ de 20 à 27°C alors qu'il ne faisait pas plus de 21°C dehors avec un vent modéré et frais.

Calculs de rentabilité:

Des essais ont été menés dès les premiers jours avant de vérifier la rentabilité énergétique de ces panneaux. J'avais un doute car ma pompe de bassin qui fait circuler l'eau a un débit plus faible qu'un tuyau d'arrosage et la température à sa sortie était 2,5°C plus élevée qu'à l'entrée. Cela me paraissait peu et j'ai voulu mener des calculs de physique calorifique pour tirer cette affaire au clair.

La capacité calorifique de l'eau est de 4,18 kJ /kg/°C, ce qui signifie qu'il faut 4,18 kJ soit 4180 J (Joules, unité d'énergie) pour monter de 1°C 1 kg d'eau.

J'ai donc calculé en combien de temps j'avais fait circuler 5L (donc 5kg) d'eau à midi solaire (14h) par temps ensoleillé bien sûr. Il m'a fallu 1 minute et 26 secondes soit 86 s.. La température ayant augmenté de 2,5°C durant cette période, j'ai calculé la quantité Q d'énergie reçue par ces 5 kg d'eau durant ce temps:

Q= 4,18  x 5 x 2,5 = 52,25 kJ soit 52250 J reçues

Pendant le même temps, le panneau de 0,9m x 0,83 m= 0,747 m2 de surface recevait de l'énergie solaire. Le soleil a une puissance d'environ 1 kW /m2 donc ici il avait une puissance de 747W. Pour calculer l'énergie E en J du soleil reçue durant ce même temps, il suffit de faire

E = P x t = 747 x 86 = 64242 J

Le soleil a donc délivrée une énergie E et l'eau en a reçu la quantité Q. Le rendement est donc tout simplement de Q/E:

Q/E = 52250/64242 = 81% environ

Surpris par ce chiffre élevé, j'ai refait et vérifié mes calculs puis j'ai vérifié sur internet le rendement d'un panneau thermique. Celui-ci se trouve être de 80% environ. Incroyable, mon système fonctionne mais il a le même rendement que les panneaux solaires thermiques commerciaux. Bravo!