Solaire thermique

Le solaire thermique est un outil complémentaire au photovoltaïque, il permet de capter la chaleur produite par les rayons du soleil pour différents besoins et usages. Chaque transformation énergétique provoque des pertes l'utilisation directe, le solaire thermique à donc un meilleur rendement qu'une chaîne de transformation soleil => photovoltaïque => électrique => chaleur. Le photovoltaïque peut tout de même servir d'appoint à ce type de système grâce au stockage possible de l'électricité à l'aide de batterie ou un volant d'inertie.

Les utilisations répandues du solaire thermique sont : four solaire, chauffe-eau solaire (le thermosiphon étant le plus efficace), serre, ou bien chauffage d'un mur. Il est possible d'augmenter le rendement avec une lentille de Fresnel. Une très petite lentille de ce type permet d'allumer un feu si besoin, cela peut être un inconvénient, il est important de bien gérer le point de focal. L'utilisation de parois vitrées avec double vitrage, si possible sous vide, permet également d'augmenter le rendement, notamment pendant les saisons froides. Cette chaleur peut également être stockée en sous terrain (pile thermique), le sable ou les pierres permettant de bénéficier d'une meilleur inertie thermique, conservant ainsi plus longtemps la chaleur.

Four solaire

Il existe différents types de four solaire. Les plus simples sont des boîtes en bois isolées comportant des parois réfléchissantes, permettant de concentrer les rayons vers l'ustensile contenant les aliments à cuire. Il en existe des paraboliques, qui peuvent s'avérer plus complexes à concevoir. Une lentille de Fresnel peut augmenter le rendement. Attention cependant à l'utilisation de la focale pour ne pas brûler les aliments.

Des boulangers normands font des tournées de pain, avec leur four solaire monté sur chariot[1].

Chauffe-eau solaire

Le chauffe-eau solaire est un outil utilisé dans de nombreux pays, la Chine est probablement le premier utilisateur, principalement un cumulus placé au dessus de tubes en verre sous vide au milieu duquel sont placés des tuyaux de cuivre comportant de l'eau ou un liquide caloporteur qui va passer en suite dans le cumulus et y chauffer l'eau à usage domestique, appelée eau chaude sanitaire (ECS). L'eau chaude remontant au dessus de l'eau froide en raison de sa plus faible densité et plus grande énergie cinétique, le réchauffement s'opère très vite sans avoir besoin d'action mécanique. On en trouve également beaucoup dans différentes pays autour de la méditerranée ; Grèce, Turquie, Israël, etc. Ils utilisent plutôt des tuyaux placé sous une simple vitre, enfermé dans un caisson peint en noir. Le rendement est moins bon, mais cela et plus simple et moins onéreux à fabriquer. Les cumulus ont souvent un appoint électrique pour les périodes de froid. La chaleur peut être conservé pendant plusieurs jours dans un cumulus bien isolé.

D'autres moyens de récupérer de la chaleur

Le compost

• La température au sein d'un composte peut monter de 55°C à 70°C[2], passer des tuyaux comportant de l'eau ou du liquide caloporteur permet donc de récupérer une importante part de chaleur.

La géothermie

• La géothermie est l'utilisation de poches d'eau chaude sous terre, pour chauffer. Certains quartiers urbains comportant des logements sociaux utilisent ce procédé pour chauffer l'ensemble du parc locatif. Il est également possible de mettre en place des solution individuelles ou pour des petites cohabitations.

Conservation de la chaleur

La pile thermique

Le principe de la pile thermique, comme la pile électrique est de conserver l'énergie pour un usage ultérieur. Certains matériaux sont isolants, d'autres ont ce qu'on appelle une inertie thermique, elle conserve pendant plus longtemps la même température. Ce sont le cas des pierres, dans les grottes, dans les maisons en pierre, certains pierres sont également utilisés dans les radiateurs pour restituer plus lentement et longtemps la chaleur. Pour ces raisons, il est plus efficace d'isoler l'extérieur d'un habitat et d'avoir au contraire de la pierre à l'intérieur de celui-ci.

Le sable est également un matériaux simple ayant une assez bonne inertie thermique. Il est donc possible de faire une simple pile thermique en enterrant des tuyaux caloporteurs dans du sable sous de la terre et de l'herbe, ces dernières ayant d'avantage de propriétés isolantes.

Le puit canadien

Le puit canadien profite est un système utilisant une cavité sous la maison pour limiter les changements de température pendant l'hiver, cela permet de réduire l'énergie nécessaire au chauffage de l'habitat. Les sous-terrains sont beaucoup moins sensibles aux variation de température qu'une pièce en extérieure. Il n'y a pas les échanges de chaleur dû au vent, au soleil ou à la neige, la terre.

Principe appliqué aux serres

De la même façon, des serres semi-enstérées ont été utilisée en URSS dans les années 1950 pour produire des agrumes par des températures pouvant atteindre -40°C en acclimatant petit à petit les variétés[3]. Le Walpini est une serre semi-enterrée reprenant ce principe, développé dans les années 1970 sur les alti-plateaux du Pérou et de Bolivie. On retrouve également ces systèmes sur le plateau du Qinghai à 3000 m d'altitude en Chine, permettant ainsi de cultiver des légumes à des altitude où la végétation se limite généralement à de la steppe.

Murs en fruits en agriculture urbaine

Les murs à fruit sont une technique qui à notamment été utilisé à Montreuil, en Île-de-France pour stocker la chaleur et améliorer le rendement d'arbres fruitiers[4].

Le toit et les parois végétalisées

Un toit ou des parois végétalisés permettent d'isoler un habitat sans trop d'investissement. Ces procédés sont utilisés dans certains pays du Nord de l'Europe. Il est également possible de profiter d'un toit végétaliser pour produire faire l'agriculture sans perdre de terrain si le toit est plat, ou des plantes grimpantes produisant des aliments comestibles (haricots, vigne, etc). Ce type de techniques sont utilisée dans la construction à biodiversité positive.