1 / 103

LES BASES DE L’ENERGIE SOLAIRE

LES BASES DE L’ENERGIE SOLAIRE. J-M R. D-BTP. 2006. Les constantes solaires. Rayonnement solaire sur un plan incliné. Masques et obstacles devant les capteurs. Technologie des capteurs. Types d’installations. Régulation. Couplage des capteurs. Vase d’expansion fermé. Soupape de sûreté.

aiko
Télécharger la présentation

LES BASES DE L’ENERGIE SOLAIRE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. LES BASES DE L’ENERGIE SOLAIRE J-M R. D-BTP 2006

  2. Les constantes solaires Rayonnement solaire sur un plan incliné Masques et obstacles devant les capteurs Technologie des capteurs Types d’installations Régulation Couplage des capteurs Vase d’expansion fermé Soupape de sûreté Purgeurs Clapet anti thermosiphon Le stockage

  3. Les constantes solaires SOLEIL 5 770 °C 150 000 000 km TERRE

  4. Les constantes solaires Pertes par réflexion Constante solaire: 1353 W/m² Limite de l’atmosphère Pertes par dérivation et absorption Rayonnement incident par ciel clair et dégagé: 1000 W/m²

  5. Soleil voilé Les constantes solaires Puissance du rayonnement en fonction de la météo Légèrement nuageux Journée grise d’hiver Ciel bleu 1000 W/m² 600 W/m² 100 W/m² 300 W/m²

  6. Les constantes solaires Ensoleillement annuel moyen en kWh/m² au sol

  7. Les constantes solaires Zones solaires en Europe Productivité pour des installations avec capteurs permanents

  8. Les constantes solaires L’énergie solaire incidente sur un plan horizontal, en France métropolitaine, varie de : 1100 kWh/m².an (Nord de la France) ZONE I 1 ...à... ZONE I 2 ZONE I 3 ZONE I 4 1700 kWh/m².an (Sud de la France)

  9. Les constantes solaires Ensoleillement moyen Énergie reçue par 1m² de capteur plan

  10. 23,5° Rayonnement solaire sur un plan incliné Inclinaison 23,5° Hiver Eté Ellipse Système solaire

  11. Rayonnement solaire sur un plan incliné Inclinaison Hauteur du soleil au dessus de l’horizon à midi (heure solaire). Printemps Eté Automne Hiver Eté + 23,5° Latitude Hiver - 23,5° équinoxe 21 mars solstice 21 juin équinoxe 21 Septembre solstice 21 décembre Pour une utilisation annuelle, l’inclinaison du capteur par rapport à l’horizontale correspond à la latitude du lieu.

  12. Rayonnement solaire sur un plan incliné Inclinaison Eté Hiver 66,5° 19,5° Angle d’inclinaison du capteur 43°

  13. Printemps Eté Automne Hiver Eté + 23,5° Latitude Hiver - 23,5° Rayonnement solaire sur un plan incliné Inclinaison - 12 ° 1° mai 31° août équinoxe 21 mars solstice 21 juin équinoxe 21 Septembre solstice 21 décembre Selon l’application, il y a lieu de diminuer l’inclinaison par rapport à l’horizontale en fonction de la période d’utilisation (exemple d’une piscine)

  14. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut N W E Azimut + - S

  15. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut 0 16 h 30 : + 60° 7 h 30 : - 60° Solstice d’hiver : Secteur parcouru par le soleil = 120°

  16. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut +15° 16 h 30 : + 60° 7 h 30 : - 60° Une légère modification de l’azimut n’à pas d’influence sur le temps d’insolation.

  17. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut -15° 16 h 30 : + 60° 7 h 30 : - 60° Une légère modification de l’azimut n’à pas d’influence sur le temps d’insolation.

  18. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut 0 6 h : - 90° 18 h + 90° Equinoxes : Secteur parcouru par le soleil = 180°

  19. +15° Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut Pas d’insolation 6 h : - 90° 18 h + 90° Pas d’insolation Une légère modification de l’azimut à de l’influence sur le temps d’insolation.

  20. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut -15° Pas d’insolation 6 h : - 90° 18 h + 90° Pas d’insolation Une légère modification de l’azimut à de l’influence sur le temps d’insolation.

  21. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut 0 20 h : +120° 4 h : -120° Solstice d’été : Secteur parcouru par le soleil = 240°

  22. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut +15° 20 h : +120° 4 h : -120° Une légère modification de l’azimut n’a pas d’influence sur le temps d’insolation.

  23. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut -15° 20 h : +120° 4 h : -120° Une légère modification de l’azimut n’a pas d’influence sur le temps d’insolation.

  24. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut N W E +30° S -30° Dans la pratique une différence de 30° est tolérée

  25. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut Evolution de la largeur équivalente du capteur en fonction de la position du soleil. Le matin au au levé du soleil: largeur équivalente faible,efficacité du capteur faible.

  26. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut Evolution de la largeur équivalente du capteur en fonction de la position du soleil. Le soleil continue sa course: largeur équivalente augmente, efficacité augmente.

  27. Rayonnement solaire sur un plan incliné Azimut Evolution de la largeur équivalente du capteur en fonction de la position du soleil. Le soleil est au zénith: largeur équivalente maximum, efficacité maximum.

  28. 30W 90W 60W 0 30E 60E 90E 90 75 O,80 0,85 0,90 0,95 O,97 60 1 1,01 45 30 15 0 W WSW S W SSW SUD SSE S E ESE E Rayonnement solaire sur un plan incliné Exemple: Orientation SSW Inclinaison 35° Coefficient 0,90 Coefficient de correction latitude 45° 35

  29. Masques et obstacles devant les capteurs Les capteurs doivent être installés en exposition sud dégagée à toute heure de la journée tous les jours de l’année.

  30. Masques et obstacles devant les capteurs La règle si dessous doit être respectée, en cas de doute effectuer un tracé des profiles d’ombre sur un graphique . h  D large D > 4 h ou  > 14°5

  31. Masques et obstacles devant les capteurs Le profil d’ombre permet de déterminer tout au long de l’année les jours et les heures où les capteurs seront masqués par les obstacles .

  32. Masques et obstacles devant les capteurs Lors de la maintenance annuelle, surveiller l’évolution de la végétation.

  33. Masques et obstacles devant les capteurs Le graphique utilisé doit correspondre à la latitude du lieu.

  34. Technologie des capteurs Capteur plan vitré

  35. Technologie des capteurs Absorbeurs Matière réfléchissante: miroir Matière absorbante: revêtement noir Matière transparente: le verre

  36. Technologie des capteurs Absorbeurs Fonctionnement de l’absorbeur : L'absorbeur est muni de tubes assurant la circulation du fluide caloporteur à chauffer. La surface absorbante (revêtement) absorbe et transforme le rayonnement solaire en chaleur. Un bon revêtement doit être fortement absorbant : il est en général noir ou de teinte sombre.

  37. Technologie des capteurs Capteur plan vitré Joint Vitre Isolant Coffre Absorbeur

  38. Technologie des capteurs Capteur plan vitré

  39. Technologie des capteurs Capteur plan vitré Rayonnement incident 100 % Pertes par rayonnement 21 % Pertes par convection et conduction 29 % Energie récupérée 50 %

  40. Technologie des capteurs Capteur plan vitré Rayonnement incident 100 % Pertes par rayonnement 21 % Pertes par convection et conduction 29 % Energie récupérée 50 % Température moyenne de l’eau : 30 °C, air : 10 °C

  41. Technologie des capteurs Capteur plan vitré Rayonnement incident 100 % Pertes par rayonnement 21 % Pertes par convection et conduction 44 % Energie récupérée 25 % Température moyenne de l’eau : 60°c, air : 10°c

  42. Technologie des capteurs Capteur plan vitré Evolution du rendement d'un capteur solaire en fonction de sa propre température 60% Température extérieure = 10°C Ensoleillement = 600 W/m² 50% 40% Rendement du capteur [%] 30% 20% 10% 0% 20 30 40 50 60 70 80 Température moyenne du capteur [°C]

  43. Technologie des capteurs Moyens d’améliorer le rendement des capteurs : - diminuer la température du fluide caloporteur par un bon calcul de l’installation, - diminuer le pouvoir réfléchissant des surfaces vitrées par l’emploi de verre sélectif, - diminuer la convection autour de l’absorbeur par l’emploi de capteur sous vide d’air dans le cas de hautes températures.

  44. Technologie des capteurs Capteur sous vide Composants et sous-systèmes des installations solaires thermiques 3-7

  45. Technologie des capteurs Capteur sous vide Composants et sous-systèmes des installations solaires thermiques 3-8

  46. Technologie des capteurs Capteurs sous vide

  47. Technologie des capteurs Capteur non vitré « moquette solaire » Très utilisé pour des températures de réchauffage très basses

  48. Technologie des capteurs Capteur non vitré « moquette solaire »

  49. Technologie des capteurs Performances comparées des différentes technologies de capteurs. 80% 70% 60% CAPTEUR SOUS-VIDE 50% CAPTEUR PLAN SELECTIF : Rendement [%] 40% CAPTEUR PLAN STANDARD 30% h CAPTEUR PLAN NON VITRE 20% 10% 0% 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 (Tm - Te)/H [K.m²/W] Tm: température moyenne du fluide Te: température exrtérieure H: insolation en W/m²

  50. Technologie des capteurs 80% 70% 60% 62% CAPTEUR SOUS-VIDE 50% 72% CAPTEUR PLAN SELECTIF : Rendement [%] 40% Exemple piscine: Δθ eau = 25 K θ°air = 20°c H= 1000 W/m² (Tm – Te)/H = 0,005 Km²/W 66% CAPTEUR PLAN STANDARD 30% 65% h CAPTEUR PLAN NON VITRE 20% 10% 0% 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 (Tm - Te)/H [K.m²/W]

More Related