Collecte, stockage et distribution de l’énergie solaire

Résumé du document

Nous étudions un système de chauffage muni de capteurs solaires et d'un réservoir, capable de stocker la chaleur prélevée pendant la partie ensoleillée de la journée et de la distribuer durant le reste de la journée.
Notre étude se décompose en cinq parties distinctes. Tout d'abord, nous étudierons l'aspect énergétique pour trouver l'optimum de fonctionnement et nous permettre par la suite d'effectuer une étude économique. Puis, nous cherchons à déterminer l'optimum économique de l'installation ainsi que l'optimum énergétique. Cela nous permettra de comparer ces deux résultats et d'en déduire le surcoût monétaire et la sous-consommation d'énergie primaire quand on passe du premier optimum au second. Pour terminer, nous donnerons quelques exemples d'application de ce système et des perspectives qu'il offre.

Extraits

[...] En outre, chaque maison comprend un système indépendant à deux capteurs solaires qui répond à des besoins domestiques en eau chaude. Environ 800 capteurs solaires constituant plus de mètres carrés au total ont été installés sur les toits des garages et des passages couverts afin de générer jusqu'à 1,5 MW de puissance thermique. Au cours de l'été, l'énergie solaire est captée et stockée dans un champ de puits aménagé sous un parc du voisinage. Pendant l'hiver, la chaleur est extraite du champ et acheminée aux maisons sous forme d'eau chaude par des conduites souterraines isolées. [...]

[...] Collecte, stockage et distribution de l'énergie solaire Nous étudions un système de chauffage muni de capteurs solaires et d'un réservoir, capable de stocker la chaleur prélevée pendant la partie ensoleillée de la journée et de la distribuer durant le reste de la journée. Le schéma ci-dessous permet d'avoir une idée du principe : Notre étude se décompose en cinq parties distinctes. Tout d'abord, nous étudierons l'aspect énergétique pour trouver l'optimum de fonctionnement et nous permettre par la suite d'effectuer une étude économique. [...]

[...] Nous pouvons faire de même avec l'optimum énergétique en cherchant l'intersection entre ue et re. Il est également possible de mettre en évidence le surcoût monétaire et la sous-consommation d'énergie engendrés par le placement à l'optimum énergétique. Exemple de Drake Landing et son système de chauffage solaire communautaire Pour illustrer ce principe de système de chauffage muni de capteurs solaires et d'un réservoir pour stocker la chaleur durant les périodes chaudes et la réutiliser durant les périodes froides, nous prendrons l'exemple de Drake Landing, un quartier de 52 maisons dans la région d'Okotoks au Canada. [...]

[...] Comparaison des optimums énergétiques et monétaires Nous pouvons donc en déduire que le passage de l'optimum monétaire à l'optimum énergétique se traduit par un surcoût monétaire de 8763 mais que l'énergie économisée se monte à 53803 MJ. Tracé des courbes caractéristiques énergie-coût Maintenant que nous avons calculé l'ensemble des valeurs nécessaires pour notre étude, nous pouvons représenter les évolutions du coût énergétique en fonction du coût monétaire total. Ainsi, nous représentons quatre courbes distinctes : Nous nous plaçons dans le cas où u = ue et nous faisons varier r sur une certaine plage de valeurs pour tracer la courbe CEt = f(CMt). Courbe ue. [...]

[...] Afin d'améliorer les propriétés isolantes de la terre, le champ de puits est recouvert de sable, d'un isolant de haute densité ainsi que d'une membrane étanche à l'eau, d'argile et d'autres éléments d'aménagement paysager. La figure 1 illustre bien la circulation du fluide caloporteur, entre les zones de captage de l'énergie, de stockage, et de redistribution dans les habitations. Figure 1 : Installation de chauffage de Drake Landing Le bâtiment appelé centrale d'énergie loge l'équipement mécanique, les commandes, le système de surveillance et de grands réservoirs d'eau pour le stockage à court terme de la chaleur. [...]