Quelle est la différence entre le rayonnement solaire et l'énergie thermique ?

Lorsque quelqu'un demande quelle est la différence entre le rayonnement solaire et l'énergie thermique, il cherche en fait à savoir comment l'énergie solaire se transforme en chaleur ou en électricité utilisable. Cette question n'a jamais été aussi pertinente, car l'énergie solaire photovoltaïque (PV) devrait devenir la plus grande source d'énergie renouvelable d'ici 2029, et l'énergie solaire photovoltaïque devrait représenter 80 % de la croissance de la capacité renouvelable mondiale entre 2024 et 2030 .

Chez Hydro Solar, nous comprenons ce changement. Pour choisir entre les systèmes solaires photovoltaïques et les solutions solaires thermiques, vous avez besoin de clarifier la nature du rayonnement solaire par rapport à l'énergie thermique. Cet article aborde chaque point, afin de vous aider à choisir la technologie la mieux adaptée à vos besoins, et vous montre comment notre expertise peut vous aider à tirer le meilleur parti de votre production d'énergie propre.

Rayonnement solaire et énergie thermique

Le rayonnement est un terme général désignant toute énergie émise sous forme d'ondes. Le rayonnement solaire comprend les composantes thermiques et visibles du soleil, mais le rayonnement thermique fait référence à l'énergie émise par tout objet sous l'effet de la chaleur. Lorsque l'on compare le rayonnement solaire à l'énergie thermique, la différence réside dans le fait que l'un est de la lumière qui voyage, l'autre est de la chaleur stockée.

Nature de l'énergie

Le rayonnement solaire est un rayonnement électromagnétique provenant du soleil. Il comprend la lumière visible, le rayonnement ultraviolet et le rayonnement infrarouge. Lorsque la lumière du soleil frappe la terre, ces ondes électromagnétiques transportent l'énergie solaire à travers l'espace jusqu'à notre toit.

L'énergie thermique, quant à elle, est l'énergie thermique stockée à l'intérieur d'un matériau, due à la vibration et au mouvement des molécules. Le rayonnement solaire est la lumière qui voyage dans l'espace, tandis que l'énergie thermique du soleil est la chaleur à l'intérieur d'un objet, comme la température de la surface d'une pierre chaude laissée à l'air libre par une journée chaude.

Forme de transfert

Le rayonnement solaire voyage librement dans le vide de l'espace. Ces ondes électromagnétiques n'ont pas besoin d'air ou de matière pour se déplacer, et lorsqu'elles atteignent une surface, telle qu'un panneau solaire ou un capteur thermique, un transfert de chaleur commence à produire de l'électricité.

L'énergie thermique se déplace de trois manières principales : la conduction, la convection ou le rayonnement entre les matériaux. Dans les systèmes solaires thermiques, l'énergie thermique est transportée par un fluide caloporteur à travers un échangeur de chaleur, tandis que le rayonnement solaire reste intact jusqu'à ce qu'il soit absorbé.

Source d'énergie

Le rayonnement solaire trouve son origine au cœur du soleil, dans les réactions de fusion nucléaire qui transforment l'hydrogène en hélium, produisant d'énormes quantités d'énergie solaire.

Cette énergie est très différente de l'énergie thermique, qui peut être générée de différentes manières. Elle peut provenir de la lumière du soleil, de la combustion, de la friction, de sources géothermiques telles que les routes chaudes sous vos pieds, ou même de la résistance électrique. Les sources qui produisent l'énergie solaire thermique sont variées, mais le rayonnement solaire est toujours généré au cœur du soleil.

Unités de mesure

Lorsque les ingénieurs parlent du rayonnement solaire, ils se réfèrent à l'intensité en watts par mètre carré (W/m²). Cela indique la quantité d'énergie rayonnante que les rayons du soleil délivrent à une surface donnée.

L'énergie thermique, quant à elle, est mesurée en tant que contenu énergétique total en joules (J), en calories ou en BTU. Cette différence est importante. Vous pouvez connaître la quantité de lumière solaire disponible par mètre carré, mais pour calculer la quantité de chaleur que vous pourriez stocker ou utiliser avec différentes technologies, vous devez mesurer l'énergie thermique.

Processus de conversion

Le rayonnement solaire en lui-même n'est pas de la chaleur, mais il peut devenir de la chaleur lorsqu'il est absorbé. Les surfaces telles que les capteurs plans, les panneaux solaires thermiques ou les capteurs à tubes sous vide absorbent la lumière du soleil et la convertissent en énergie thermique. C'est ainsi que l'on obtient de l'eau chaude, que l'on chauffe des bâtiments ou même que l'on fait fonctionner des systèmes utilisant de la vapeur.

Une fois convertie, cette énergie thermique circule dans des chauffages ou des réservoirs de stockage. L'énergie solaire photovoltaïque convertit la lumière du soleil en électricité par l'intermédiaire de matériaux semi-conducteurs dans des cellules solaires ou photovoltaïques.

En d'autres termes, le rayonnement solaire est l'intrant et l'énergie thermique est l'extrant après conversion.

Dépendance à l'égard du matériau

Le rayonnement solaire est essentiellement le même, quel que soit l'endroit où les longueurs d'onde sont atteintes. Sa composition est constante avant l'absorption. Ce qui se passe ensuite dépend du matériau. Un toit ou un collecteur thermique sombre se réchauffe plus efficacement qu'une surface réfléchissante.

L'énergie thermique, une fois acquise, dépend entièrement des propriétés de l'absorbeur, notamment de sa capacité thermique, de sa conductivité et de son émissivité. Cela explique pourquoi certains matériaux retiennent mieux la chaleur, tandis que d'autres la perdent plus rapidement, ce qui affecte l'efficacité du système et les pertes de chaleur.

Application pratique

Le rayonnement solaire est utilisé directement dans la technologie photovoltaïque, en convertissant la lumière du soleil en courant électrique. C'est le principe des panneaux solaires, des fermes solaires et des systèmes hybrides.

Dans les capteurs solaires thermiques, la chaleur rayonnante est absorbée et transformée en chaleur utilisable, souvent stockée ou utilisée pour le chauffage des locaux ou de l'eau.

Chez Hydro Solar, nous proposons des systèmes tels que des panneaux solaires thermiques et des panneaux PVT hybrides. Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon dont ces systèmes s'intègrent aux toitures standard, consultez ce guide sur l'installation d'unpanneau solaire sur une toiture inclinée. Ou découvrez comment les systèmes hybrides fournissent à la fois de la chaleur et de l'électricité grâce à notre guide sur Comment fonctionnent les panneaux PVT hybrides ?.

Adoptez les systèmes solaires avec Hydro Solar

Chez Hydro Solar, nous apportons clarté et exécution. Notre équipe peut vous aider à choisir entre des solutions solaires photovoltaïques ou des installations solaires thermiques en fonction de vos objectifs de production d'électricité, de chauffage des locaux, de production d'eau chaude ou de systèmes hybrides. Nous prenons en compte l'orientation de votre surface, le coût initial et l'efficacité à long terme. Que vous recherchiez l'énergie solaire pour produire de l'électricité ou pour bénéficier d'une chaleur rayonnante, nos experts vous offrent des conseils sur mesure et une installation fiable.

Vous êtes prêt à vous lancer ? Contactez-nous à l'adresse, et découvrez des solutions solaires intelligentes qui s'alignent sur vos objectifs de développement durable.