• Le soleil source d'énergie

• Angles significatifs

Pour placer correctement une installation solaire, il faut connaître les principaux angles de position du soleil et des capteurs. Les angles optimum dépendent de l'utilisation que l'on veut en faire et de l'emplacement de l'installation solaire.

En France l'azimut optimum est situé plein sud.

Tandis que l'angle d'inclinaison optimum du capteur dépend de l'utilisation finale de l'énergie:

- Pour la production de l'eau chaude sanitaire : 45° qui prévilégie une utilisation sur toute l'année

- Pour le chauffage : 60° pour favoriser le rendement en hiver

• Graphiques sur la position du soleil – Altitude-Azimut

Chaque jour, le soleil décrit une trajectoire dont les deux principales coordonnées, l'azimut et la hauteur, sont représentées sur le graphique. Ce dernier permet également de faire figurer l'azimut et la hauteur des obstacles possibles se dressant devant une installation solaire déterminée. Ce graphique permet par conséquent de déterminer les périodes de temps et les jours au cours desquels l'installation solaire ne recevra pas directement le rayonnement solaire direct.

•  Interaction entre le rayonnement solaire et l'atmosphère

Le rayonnement solaire traverse l'atmosphère et, pendant cette traversée, subit des modifications d'intensité et de direction dues à son interaction avec les composantes atmosphériques.
Il existe deux types d’interactions principales:
L'absorption: les composantes atmosphériques d'assez grande taille (en liaison avec la longueur d'onde du rayonnement solaire) peuvent absorber entièrement le faisceau de rayonnement qui les pénètre, diminuant ainsi l'intensité de ce rayonnement. D'un autre côté, l'énergie interne de cette composante atmosphérique augmente, donc en conséquence sa température, raison pour laquelle ces composantes deviennent des émetteurs de rayonnement à onde longue qui parviennent en partie sur Terre, contribuant ainsi au rayonnement diffus qui arrive.
Diffusion: les composantes de moindre taille (les molécules d'air par exemple) font varier la direction du faisceau de rayonnement, provoquant ainsi une dispersion et donnant lieu au rayonnement diffus de courte longueur d'onde qui parvient depuis tout point de la voûte céleste.

Le rayonnement global et ses composantes
Compte tenu de tout ce que nous avons examiné, il est clair que le rayonnement solaire parvenant à une installation de captage présente les composantes suivantes, bien visibles sur l'image:
La composante directe: celle qui provient du disque solaire sans que sa direction n'ait subi de modification.
La composante diffuse: celle en provenance de toute la voûte céleste.
La composante réfléchie: celle qui provient du sol environnant en raison de la réflexion par ce dernier des composantes directe et diffuse.
Les installations solaires thermiques sans concentration exploitent les composantes directe, diffuse et réfléchie du rayonnement solaire. Les installations de concentration n'exploitent que la composante directe.
Il est évident que le coefficient de réflexion par le sol (l'albédo) influe sur cette composante et que l'angle de vision du sol depuis les capteurs de l'installation, a une grande importance dans la quantité de rayonnement arrivant à l'installation. En général, et dans des situations habituelles, cette composante est réduite.

• Rayonnement solaire en fonction de la météo

Ce graphique illustre les valeurs approximatives du rayonnement solaire global parvenant sur une surface horizontale en fonction du temps. De toute évidence, les niveaux de rayonnement sont élevés lorsque le ciel est dégagé (ceci dépendant aussi de l'époque de l'année), et peuvent atteindre 800 à 1 000 W/m², tandis que, par temps très couvert, la surface ne reçoit plus que 200 W/m², voire moins.
L'irradiance solaire représente la puissance du rayonnement solaire par unité de surface. Elle s'exprime en W/m².
L'irradiation solaire représente l'énergie du rayonnement solaire sur un intervalle de temps déterminé. Elle s'exprime en J/m² et en kWh/m². Un jour de grand soleil estival, l'irradiation peut atteindre des valeurs de l'ordre de 7 kWh/m².