L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Cette transformation peut être soit utilisée directement (pour chauffer un bâtiment par exemple) ou indirectement (comme la production de vapeur d'eau pour entraîner des alternateurs et ainsi obtenir une énergie électrique). En utilisant la chaleur transmise par rayonnement plutôt que le rayonnement lui-même, ces modes de transformation d'énergie se distinguent des autres formes d'énergie solaire comme les cellules photovoltaïques.
Deux principes fondamentaux sont appliqués et éventuellement parfois combinés :
capter l'énergie des rayons solaires grâce à un corps noir ;
concentrer le rayonnement solaire en un point (four solaire).
Histoire
Dans les années 1780, H. B. de Saussure invente un instrument de mesure lui permettant d'étudier les effets calorifiques des rayons du soleil, qu'il nomme « hélio thermomètre », il utilise l’effet de serre obtenu par un vitrage placé au-dessus d’un absorbeur dans un caisson isolé ; il créé ainsi les premiers capteurs solaires thermiques à basse température1.
En 1893, le physicien britannique James Dewar découvre l'effet thermos selon le principe d’un récipient à deux parois séparées par un vide d'air, assurant une isolation quasi-parfaite. Le principe de la bouteille isotherme permet par la suite le développement des capteurs solaires à tubes sous vide.
Dans les années 1910, les premiers chauffe-eau solaires individuels apparaissent en Californie. Après une période essentiellement consacrée au développement de l'énergie hydraulique, les essais de développement industriel de centrales solaires thermiques ont été couronnés d'un succès technique, mais non économique, car arrivant au moment où le prix du pétrole diminuait à nouveau2.
Néanmoins, depuis les années 1970 et 1980, son développement prend du retard alors que le développement du photovoltaïque est favorisé. Dès lors, seules de petites unités de solaire thermique (chauffe-eau individuel ou de petites collectivités, piscines, etc.) sont fonctionnelles, au détriment du solaire thermique lourd destiné à produire de l'électricité.
Depuis peu, le manque de solutions satisfaisantes à la gestion des déchets nucléaires et aux risques liés à cette source d'énergie, ainsi que la perspective du Peak Oil et la nécessité de diminuer les émissions de gaz à effet de serre ont rendu le solaire thermique plus attractif. Et des projets industriels de type classique, sont en cours de développement au Moyen-Orient et en Australie notamment.
Intérêt du solaire thermique
Chauffage : Les capteurs destinés au chauffage sont relativement simples, rustiques et durables.
Article détaillé : Chauffage solaire.
Électricité :
Les systèmes de turbine à vapeur classiquement utilisés reposent sur des composants parfaitement sûrs et éprouvés.
Dans les zones très ensoleillées, la rentabilité est prouvée : une centrale solaire thermique est au Maroc amortie au niveau énergétique en 5 mois3 (c'est-à-dire qu'elle aura produit plus d'énergie qu'en a nécessité sa construction et son démarrage, ce qui est comparable à l'éolien (4 à 7 mois), mais bien plus rapide que les modules photovoltaïques en silicium (qui nécessitent actuellement encore 3 à 5 ans pour rembourser leur dette énergétique, mais qui nécessiteront moins de frais et de travail pour leur entretien et fonctionnement).
Fort potentiel de développement dans plusieurs pays en développement, avec impact a priori modéré sur l'environnement (déserts, zones arides). Selon le DLR, une capacité de plus de 3 GW est réaliste en Europe, et de 15 GW pour toute la planète4.
Purification de l'eau: Le distillateur solaire peut fournir de l'eau potable en suffisance dans les zones tropicales et subtropicales.
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