October 30, 2017 | Author: Anonymous | Category: N/A
, dimensionless. G = solar irradiance . Source: Renewable Energy World, Oak Ridge Laboratory. ENR-810 ......
L’énergie solaire thermique hydraulique Don Halme, ing.
Enerconcept Technologies Inc
Don Halme, ing
Développement technique, Enerconcept Technologies Inc
• Formation – Bacc. en génie électrique, École Polytechnique, 1979;
• Parcours professionnel – Enerconcept Technologies Inc – 1.5 ans – Agence de l’efficacité énergétique – 2 ans • Chargé de projet, solaire et géothermie
– Petro-Sun Int’l – 10 ans • Ing en chef, R&D, ventes ENR-810
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L’ensoleillement Le marché Les capteurs solaires Les systèmes solaires Analyses - RETScreen Conclusion
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Les technologies solaires
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L’énergie solaire
Une ressource abondante!…
120,000,000,000,000,000 KWh est l’énergie solaire interceptée par la Terre à toutes les heures!
Le rayonnement solaire et sa diffusion sur la Terre
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La trajectoire du soleil durant l’hiver et l’été En été, il est plus haut et sur une longue période.
En hiver, le soleil se maintient bas au-dessus de l’horizon pendant une courte période… ENR-810
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La ‘‘fenêtre’’ solaire
La trajectoire du soleil définit la “fenêtre solaire”, à exposition maximum ENR-810
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Chauffage solaire au Canada Les meilleures conditions possibles
.
Québec
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Le rayonnement solaire Disponibilité au Canada
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Coût de production d’énergie des technologies solaires en 2010
$ per ekWh
Coût des technologies solaires $0.40 $0.35 $0.30 $0.25 $0.20 $0.15 $0.10 $0.05 $0.00 PV
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SDHW
Solar Pool
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Solar Air Ventilation
Passive
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Ventes de capteurs solaires – 10 ans
RNCan – Solar Thermal Industry Survey - 2009
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Chauffage solaire
La bonne énergie solaire à la bonne place!
Capteurs solaires sans vitrage • Faible coût • Basse température • Robuste • Léger • Chauffage de piscine extérieure
Photo : RNCan
• Durée de vie 15 à 20 ans • Facile d’installation ENR-810
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Les chauffepiscines
• Sans vitrage
Exemples de capteurs utilisés
• Composés de polymères • Résistants aux UV • Basse température
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Les chauffe-piscine Exemples d’applications
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Chauffage solaire de l’eau
Écoles
Agriculture
Centres sportifs
Hôtellerie
Capteurs solaires plans avec vitrage •
Coût modéré
•
Température d’opération plus élevée
•
Peut opérer à la pression d’eau de la ville
•
Plus lourd et plus fragile
•
Vitre ‘Low iron’ – τ = 0.92
•
Surface selectif - α = 0.95 ε = 0.10 à 0.20 Photo : RNCan
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Capteurs solaires à tubes sous vide • Coût plus élevé • Pas de pertes par convection • Température élevée • Climats froids • Fragile • L’installation plus compliquée • Laneige n’est pas un grave problème
Photo : Nautilus Photo : RNCan
Tubes développés et fabriqués en Chine
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Courbes de performance a b c d e
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- capteur plan - double vitrage, mal isolé - modèle bricoleur - tubes sous vide - non-vitré
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Performance de capteurs solaire ηg = FR (t α) - FR UL (Tin-Ta)/G qu = ηg Ag G Ag = gross collector area, m2 (ft2) ηg = collector efficiency based on gross collector area, % FR = solar collector heat removal factor, dimensionless G = solar irradiance, W/m2 (Btu/h⋅ft2) qu = rate of useful energy extraction from the collector, W (Btu/h) ta = ambient air température, °C (°F) tin = temperature of the heat transfer fluid entering the collector, °C (°F) UL = solar collector heat transfer loss coefficient W/(m2⋅°C) (Btu/[h⋅ft2⋅°F]) α = absorptance of the collector absorber surface for solar radiation, dimensionless t= transmittance of the solar collector cover plate, dimensionless
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Performance de capteurs solaire Exemple: Capteur non vitré pour le chauffage de piscine au début de l’été : La température de la piscine est égale à la température ambiante, donc (Tin – Ta) = 0 De la courbe d’un capteur non-vitré, ηg = 0.82 Pour une piscine typique de 48 m², (16pi x 32pi), la surface de capteur solaire requis est 24 m² qu = ηg Ag G = 0.82 x 24 m² x 1000W/m² = 19680 W = près de 20kW. (68,000 BTU/h)
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Types de systèmes Thermosiphon Circulation directe Recirculation Boucle fermée (Glycol) • ‘Drainback’ (Eau) • ‘Micro flow’ • • • •
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Photo : The Australian Greenhouse Office
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Composants d’un système de CSE – Boucle fermée à Glycol
Photo : RNCan
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Composants d’un système de CSE – Boucle fermée à Glycol
Photo : RNCan
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Composants d’un système de CSE – Boucle ouverte à l’eau
Photo : RNCan
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Composants d’un système de CSE – Thermosiphon
Photo : RNCan
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Chauffage solaire de l’eau
Air Canada
Chauffage urbain Glycol – 4000 m2
Chauffage d’eau de lavage Drainback – 1050 m2
Chauffage solaire de l’eau Très grands capteurs solaires 50m x 2.4m 2000 m2
Longues rangées – économiques Supports – très chers
Chauffage urbain Glycol – 4000 m2
Grands capteurs solaires Supports économiques 36
Enjeux d’un projet de chauffage solaire de l’eau • Facteurs d’un projet réussi : – Grande demande en eau chaude afin de réduire l’importance des coûts fixes – Coûts élevés en énergie (p. ex. : gaz naturel non disponible) – Pas d’approvisionnement fiable en énergie de source conventionnelle – Intérêt marqué pour l’environnement de la part du propriétaire ou du responsable du bâtiment
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Exemple d’un prjet de chauffage solaire de l’eau • Des besoins en eau chaude pendant les périodes d’ensoleillement requièrent moins de stockage • Les systèmes saisonniers, de faible coût, peuvent être préférables financièrement aux systèmes plus coûteux, utilisés toute l’année • L’entretien est similaire à tout système de plomberie, toutefois un technicien dévoué doit faire l’entretien régulier et les réparations
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Chauffage solaire de l’eau - Marché • Plus de 30 millions m² de capteurs installés dans le monde
Piscines et chauffe-eau résidentiels
• Europe : – 10 millions de m² de capteurs installés – Taux de croissance annuel : 12 % – Leaders : Allemagne, Autriche, Grèce – Objectif européen : 100 millions de m² en 2011 • Marché mondial fort pour les chauffe-piscines solaires
Bâtiments résidentiels
• Plus de 35 000 systèmes aux Barbades Photo : Chromagen Source: Renewable Energy World, Oak Ridge Laboratory
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Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau
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Photo : RNCan
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Analyse de projets Module Introduction – État des technologies d’énergies propres Cours d’analyse de projets d’énergies propres RETScreen® International
Pour plus d’information visitez le site Web de RETScreen à :
www.retscreen.net
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Chauffage solaire de l’eau Calculs RETScreen®
Voir le e-Manuel Analyse de projets d’énergies propres : Manuel d’ingénierie et d’études de cas RETScreen® Chapitre Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau ENR-810
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®
Modèle RETScreen pour les projets de chauffage solaire de l’eau • Pouvant être utilisé partout dans le monde pour l’analyse de la production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des réductions d’émissions de gaz à effet de serre. – Vitré, sans vitrage et à tubes sous vide – Piscine intérieure et extérieure (avec ou sans toile couvrante) – Production d’eau chaude (avec ou sans stockage)
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®
Modèle RETScreen pour les projets de chauffage solaire de l’eau • RETScreen® nécessite seulement 12 points de données contre 8 760 pour les modèles de simulation horaire • Non couvert actuellement : – Changement dans la charge journalière de production d’eau chaude – Production d’eau chaude autonome – Système sans stockage ayant un fort taux de recouvrement de la charge – Mécanisme de poursuite du soleil, concentrateur et capteurs solaires intégrés
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Conclusions • Les capteurs sans vitrage, vitrés et à tubes sous vide peuvent fournir de l’eau chaude pour plusieurs applications dans tous les climats • Une grande demande en eau chaude, des coûts élevés en énergie et un fort engagement de la part du propriétaire ou de l’opérateur sont des facteurs de succès importants • RETScreen® calcule : – La charge de production d’eau chaude pour l’eau courante ou les piscines – La performance du système solaire de chauffage de piscine ou de production d’eau chaude avec ou sans stockage
• RETScreen® calcule la production énergétique annuelle, en utilisant des données de ressource mensuelles, donnant des résultats d’une précision comparable à des outils de simulation horaire • RETScreen® permet des économies de coûts significatives pour la réalisation d’études préliminaires de faisabilité
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Conclusions Système hybride PV-éolien de Parcs Canada (Arctique à 81°N)
• Des applications rentables existent • Il y a eu de nombreux succès
Photo : Ross, Michael
• Le marché est en croissance
Installation d’éolienne de 600 kW Photo : Nordex Gmbh
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Téléphone au PV Photo : Price, Chuck
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Questions Module Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau Cours d’analyse de projets d’énergies propres RETScreen® International
Pour plus d’information visitez le site Web de RETScreen à :
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Sources d’information additionnel • CanSIA ( Association de l’industrie solaire du Canada) – www.cansia.ca
• Intersolar 2011 – conference.intersolar.de
• Réseau de recherche sur les bâtiments solaire – www.solarbuildings.ca
• International Solar Energy Society – www.ises.org
• American Solar Energy Society – www.ases.org
• International Energy Association – Solar Heating and cooling – www.iea-shc.org
• Societé des énergie solaire et durable du Canada Inc. – www.sesci.ca
ENR-810 07/01/2015
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Activité à réaliser hors-classe • Énergie Solaire Québec – cliniques et visites solaire • CanSIA – Conférence annuel
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