Optimiser le recours à l’énergie solaire

Zoom sur un nouveau capteur solaire de type concentrateur développé au Québec.

Par Francis Pronovost

La montée des prix de l’énergie et le rêve d’un projet technologique à saveur environnementale ont poussé Mathieu Chagnon, président de Rackam, à développer Icarus Heat, un nouveau capteur solaire de type concentrateur. Comme quoi il s’agit d’une technologie prometteuse, le système installé sur la Laiterie Chagnon, une entreprise familiale de Waterloo, a même été primé lors de l’édition 2011 du concours Énergia de l’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie.

Le concentrateur solaire développé par l’entreprise sherbrookoise est de type cylindro-parabolique. Un grand miroir, de forme rectangulaire et recourbé, capte les rayons du soleil pour les refléter vers l’avant sur un axe appelé le foyer. La chaleur des rayons du soleil concentrés au foyer est collectée par un tube dans lequel circule une huile thermique. Après son passage dans le tube au foyer, l’huile transfère sa chaleur à une réserve thermique ou directement à un procédé industriel, par un échangeur de chaleur.

Un système typique comprend plusieurs rangées de miroirs ayant chacun son tube collecteur au foyer. La surface totale de miroir qui capte le soleil varie idéalement entre 250 et 1 500 mètres carrés, ce qui permet d’intercepter jusqu’à 1,5 MW de puissance solaire.

Afin de limiter la perte thermique du tube collecteur, celui- ci est placé dans un tube de verre sous vide, recréant l’effet d’une bouteille isolante pour les aliments. Le principe de fonctionnement des concentrateurs solaires leur impose de faire face au soleil en permanence. Pour ce faire, les rangées de miroirs d’Icarus Heat basculent sur un axe en suivant le parcours journalier du soleil. Ce même système est utilisé pour tourner les miroirs, face vers le sol, afin de les protéger lorsqu’il neige ou qu’il vente trop fort.

Les concentrateurs ont l’avantage de pouvoir chauffer des liquides à très haute température, et plus efficacement que les autres types de collecteurs solaires thermiques, particulièrement lorsqu’il fait froid. Le système de Rackam peut atteindre des températures de 220 degrés Celsius, permettant notamment la production d’eau chaude, de vapeur saturée ou la climatisation par absorption. Dans les meilleures conditions d’exploitation, Icarus Heat peut atteindre une efficacité de 80 %, ce qui se produit généralement en automne ou au printemps lorsque le soleil est fort et le ciel bien clair, exempt d’humidité.

Le concentrateur de Rackam a connu plusieurs améliorations au fil du temps, essentiellement au niveau structural. Le système en place à la Laiterie Chagnon est composé de deux générations différentes du système Icarus Heat, totalisant une surface de 165 mètres carrés de miroir, pour une puissance maximale produite de 130 kW. Une troisième phase d’installation portera la surface totale de miroir à 250 mètres carrés et la puissance maximale à 200 kW. La chaleur, produite à plus de 90 degrés Celsius, est stockée par de l’eau dans un réservoir. Faisant partie d’un projet global d’efficacité énergétique, qui inclut une thermopompe au CO2, il est prévu que le système solaire puisse aider à réduire la facture énergétique de la laiterie à aussi peu que 10 à 20 % de ce qu’il en coûtait initialement.

Le système Icarus Heat est une technologie solaire très intéressante pour les entreprises québécoises qui consomment beaucoup de chaleur. Il peut être installé sur une multitude de toitures ou terrains, à condition que l’exposition au soleil soit suffisante. La rentabilité de l’investissement est d’environ 10 ans, voire moins selon la source d’énergie remplacée et le système implanté.

En plus de permettre au Québec de réduire ses dépenses pour l’achat d’énergie à l’étranger, Rackam fait entrer de nouveaux capitaux en exportant sa technologie. L’entreprise a procédé à l’installation d’un système de 280 mètres carrés de capteur pour une industrie alimentaire en Espagne. La rentabilité de l’investissement de ce projet est de moins de 6 ans. D’autres projets à l’étranger sont en voie de concrétisation.