Le solaire thermique de grande puissance s'impose de plus en plus comme une énergie d'appoint pertinente pour verdir les réseaux de chaleur urbains et les installations collectives. En agissant en synergie avec des générateurs biomasse, il permet d'abaisser les charges d'exploitation estivales.
1. Le couplage hydraulique et les échangeurs thermiques
L'intégration d'un champ de capteurs solaires thermiques (généralement des capteurs plans vitrés à haute performance) requiert une régulation fine du circuit primaire. Les raccordements s'effectuent via un échangeur de chaleur à plaques en acier inoxydable, séparant le fluide caloporteur glycolé du réseau de distribution d'eau urbain. Le dimensionnement de cet échangeur doit limiter les pertes de charge hydrauliques tout en maximisant l'efficacité de transfert thermique sous de faibles écarts de température (DT de 5°C à 10°C).
2. La gestion de l'intermittence : stockage et hydro-accumulation
La corrélation inverse entre l'ensoleillement maximal et la courbe de consommation de chauffage impose la mise en place d'un système de stockage thermique d'envergure. Les ballons d'hydro-accumulation en acier (de type cuves pressurisées ou stockage atmosphérique à stratification) permettent d'emmagasiner l'eau surchauffée durant la journée pour la restituer pendant les pointes de consommation du soir et du matin. Un ratio de stockage de 50 à 80 litres d'eau par mètre carré de capteur solaire est généralement préconisé par l'ADEME pour optimiser la fraction solaire utile du système.
3. Rentabilité et réduction de l'usure de la biomasse
En été, le besoin d'énergie se limite à la production d'eau chaude sanitaire (ECS). Faire fonctionner une chaudière biomasse de forte puissance à 20% ou 30% de sa charge nominale dégrade fortement son rendement thermodynamique et accélère l'encrassement du foyer (formation de goudrons). L'apport du solaire thermique permet de mettre la chaudière biomasse à l'arrêt complet pendant 3 à 4 mois par an, allongeant la durée de vie des briques réfractaires et limitant les opérations de décendrage.