ENR810 16 Solaire thermique hydraulique 2011-06-17 m Fichier

October 30, 2017 | Author: Anonymous | Category: N/A
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, dimensionless. G = solar irradiance . Source: Renewable Energy World, Oak Ridge Laboratory. ENR-810 ......

Description

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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Plan de cette présentation • • • • • •

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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© Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

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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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© Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

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 :

www.retscreen.net ENR-810

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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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