1 Introduction nergies renouvelables appliques la maison individuelle

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Introduction Énergies renouvelables appliquées à la maison individuelle Énergie Photovoltaïque Énergie Éolienne Géothermie Est-ce rentable ? 2

Etude de cas Maison individuelle 110 m² 4 personnes Consommation électrique hors chauffage : 3900 k. Wh/an Consommation électrique pour le chauffage : 10000 k. Wh/an Subvention de l’état : 50% de l’investissement matériel À hauteur de 17800€ 3

Énergie Photovoltaïque 4

Sommaire • Introduction ► Énergie photovoltaïque – – – • Énergie éolienne – – – • Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Étude de cas Géothermie – – – • Énergie solaire L’effet photovoltaïque Influence de l’ensoleillement Association des cellules Système raccordé au réseaux Étude de cas Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion 5

Énergie photovoltaïque L’énergie solaire • L'énergie solaire = rayonnement des photons • L’énergie solaire photovoltaïque : rayonnement lumineux électricité 6

Énergie photovoltaïque L’effet Photovoltaïque • Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photosensible. • Deux couches minces différemment dopées. • Une couche anti-reflet accroît la quantité de lumière absorbée. 7

Énergie photovoltaïque Association des cellules • Mise en série : U : tension totale du groupement U = U 1 + U 2 + …. + Un • Mise en parallèle : I : courant total du groupement I = I 1 + I 2 + …. + In Exemple: Un module de tension nominale de 12 Volts est composé par la mise en parallèle de 2 fois 18 cellules en série. 8

Énergie photovoltaïque Influence de l’éclairement • Le photocourant est proportionnel à l'éclairement ou aux flux lumineux. • Ainsi la puissance optimale est proportionnel à l'éclairement. 9

Énergie photovoltaïque Variations de l’éclairement • La météo • La saison • La latitude 10

Énergie photovoltaïque Orientation des panneaux • Pour augmenter l'éclairage des cellules, il est conseillé de les orienter pour que les rayons solaires les frappent perpendiculairement. Effet de l’inclinaison du panneaux, de mois en mois, à 45°N de latitude 11

Systèmes photovoltaïques 12

Systèmes autonomes Avantage : - Indépendant du réseau. Inconvénients : - Batteries - Perte d'énergie - Autonomie limitée. 13

Systèmes autonomes hybrides Avantages : - Indépendant du réseau. - 2ème source de secours Inconvénients : - Batteries - Perte d'énergie 14

Systèmes raccordés au réseau Avantages : - Simple et fiable - Pas de perte - Prix Onduleur - Maintenance quasi nulle - Vente de la production Inconvénient : - Aucune autonomie si le réseau est coupé 15

Les composants d’un système raccordé au réseau : Les panneaux photovoltaïques 16

Les composants d’un système raccordé au réseau : L’onduleur 17

Les composants d’un système raccordé au réseau : 2 compteurs EDF 18

Étude de cas • Prix du système : 20 241 € HT • Prix de revente : 0. 225 €/KWh • Rentabilité : 17 ans. • Gains sur 1 an : 762. 75 € 19

Énergie Éolienne 20

Sommaire • Introduction • Énergie photovoltaïque – – – Énergie solaire L’effet photovoltaïque Influence de l’ensoleillement Association des cellules Système raccordé au réseaux Étude de cas ► Énergie éolienne – – – • Géothermie – – – • Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Étude de cas Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion 21

Présentation 3 éléments principaux: 1) Le mat 2) La nacelle - La génératrice - La régulation 3) Le rotor 22

Principes Aérodynamiques Portance : La "force" de l’éolienne Portance Surpression =1/3 Portance Dépression =0/3 Total =1/3 Portance Surpression =1/3 Portance Dépression =2/3 Total =1 Décrochage : Perte de puissance 23

Puissance d’une éolienne • La taille (diamètre) • La vitesse du vent Pv=(1/2)Sb*V³*p 24

Systèmes de Régulation Pourquoi réguler ? • Éolienne reliée au réseau Systèmes de régulation - Pas variable • Vitesse maxi du rotor 25

Systèmes de Régulation Pourquoi réguler ? Systèmes de régulation • Vitesse maxi du rotor • Pas variable • Éolienne reliée au réseau 26

Systèmes de Régulation Systèmes de régulation • Pas variable 27

Systèmes de Régulation Systèmes de régulation - Pas variable - Décrochage progressif 28

Systèmes de Régulation Systèmes de régulation • Pas variable • Décrochage progressif • Basculement 29

Énergie éolienne Électroniques • Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. • Petit éolien jusqu’a 100 KW: – synchrone à aimants permanents. – auto-excitation. • Grand éolien jusqu’a 5 MW : – asynchrone, à cage d'écureuil, à rotor bobiné. – excitation réseau. 30

Énergie éolienne Grand éolien • Raccordement : – Direct au réseau • Constructeur : – Vestas. • Gamme de prix : – 100 000 à 1 000 euros. • Projets : – Industriels, collectivités : Appels d’offres. • Offshore : – 1 er parc offshore 2007, Seine-Maritime – 105 MW = 150 000 personnes 31

Énergie éolienne Petit éolien • Raccordements : – Site isolé ou Indirect réseau. • Puissance: – 150 W à 100 KW. • Gamme de prix : – 1000 à quelques dizaines de milliers euros. • Projets : – Particuliers. – Communes, Agglomérations. • Acteurs : – ADEME. – Bureaux d’études. 32

Énergie éolienne Étude de cas Région perpignanaise : moyenne de vent 6 à 11. 5 m/s. 33

Investissement • Prix éolienne : 10 500 €. • Prix de revente : 0. 0836 €/k. Wh • Rentabilité : 22 ans. • Revente par an : 401 € • Pas de permis de construire. 34

La Géothermie 35

Sommaire • Introduction • Énergie photovoltaïque – – – • Énergie solaire L’effet photovoltaïque Influence de l’ensoleillement Association des cellules Système raccordé au réseaux Étude de cas Énergie éolienne – – – Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Étude de cas ► Géothermie – – – • Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion 36

La Géothermie Principe • Extraire l’énergie contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage. • Géothermie des faibles profondeurs aux niveaux de température compris entre 10 et 30°C. • L’augmentation de la température varie de 3 °C par 100 m en moyenne. 37

La Géothermie Constat • La ventilation représente selon les logements entre 20 et 50% des déperditions de chaleur d'une maison. • Les pertes thermiques provoquées par la ventilation sont liées au choix du système de chauffage. 38

La Géothermie Le puit canadien • 5°C en hiver. • 21°C en été. • Coût d’installation = 3000€ • Pas d’entretien. • 20% de chauffage économisé 39

La Géothermie La pompe à chaleur Cycles de compression / détente 1 k. W d'électricité consommé = 4 k. W de chaleur. 40

Investissement Prix installation : 10 000 € HT Prix utilisation : 2. 5 €/an/m² Rentabilité : entre 5 et 6 ans Gains sur 1 an / tout électrique : 693 € 41

La Géothermie Evolution du prix d’utilisation sur 15 ans 42

Sommaire • Introduction • Énergie photovoltaïque – – – • Énergie éolienne – – – • Énergie solaire L’effet photovoltaïque Influence de l’ensoleillement Association des cellules Système raccordé au réseaux Étude de cas Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Étude de cas Géothermie – – – Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier ► Conclusion 43

Conclusion • Les énergies renouvellables dans le cadre individuel : => Rentables • Notre choix : couple géothermie et panneaux solaire. • Engagements : - Protocole de KYOTO - Directives Européennes. => Forte augmentation dans la prochaine décennie. 44

Bilan • Orientation : Proposer une solution de production d’énergie propre • Motivations : - Personnelles - Dévelopement durable • Bilan personnel: - Travail de synthèse - Démarche professionnelle - Travail de groupe 45