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Introduction
Énergies renouvelables appliquées à la maison individuelle
Énergie Photovoltaïque
Énergie Éolienne
Géothermie
Est-ce rentable ?
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Etude de casMaison individuelle 110 m²
4 personnes
Consommation électrique hors chauffage : 3900 kWh/an
Consommation électrique pour le chauffage : 10000kWh/an
Subvention de l’état : 50% de l’investissement matérielÀ hauteur de 17800€
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Énergie Photovoltaïque
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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
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Énergie photovoltaïque L’énergie solaire
Module solaireCellule photovoltaïque
12 V =
+-
• L'énergie solaire =
rayonnement des photons
• L’énergie solaire photovoltaïque :
rayonnement lumineux électricité
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Énergie photovoltaïque L’effet Photovoltaïque
• Une couche anti-reflet accroît la quantité de lumière absorbée.
+
+
+
+
+
+
+
Grille collectrice
Jonction PNV
+
-
- -
--
-
-- -
-
++
+
+
+
++
+
N
P
0.3mm
Electrons
Trous
• Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photosensible.
• Deux couches minces différemment dopées.
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Énergie photovoltaïque Association des cellules
Exemple:Un module de tension nominale de 12 Voltsest composé par la mise en parallèle de 2 fois 18 cellules en série.
• Mise en parallèle :I : courant total du groupement I = I1 + I2 + …. + In
• Mise en série :U : tension totale du groupement U = U1 + U2 + …. + Un
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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.
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Énergie photovoltaïque Variations de l’éclairement
• La météo
• La saison
• La latitude
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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.
90°
Effet de l’inclinaison du panneaux, de mois en mois, à 45°N de latitude
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Systèmes photovoltaïques
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Systèmes autonomes
Avantage : - Indépendant du réseau.
Inconvénients :- Batteries
- Perte d'énergie
- Autonomie limitée.
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Systèmes autonomes hybrides
Avantages : - Indépendant du réseau.
- 2ème source de secours
Inconvénients : - Batteries
- Perte d'énergie
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Systèmes raccordés au réseau
Avantages :- Simple et fiable
- Pas de perte
- Prix
- Maintenance quasi nulle
- Vente de la production
Inconvénient : - Aucune autonomie si le réseau est coupé
Onduleur
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Les composants d’un système raccordé au réseau :
Les panneaux photovoltaïques
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Les composants d’un système raccordé au réseau :
L’onduleur
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Les composants d’un système raccordé au réseau :
2 compteurs EDF
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Étude de cas
• Prix du système : 20 241 € HT
• Prix de revente : 0.225 €/KWh
• Rentabilité : 17 ans.
• Gains sur 1 an : 762.75 €
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Énergie Éolienne
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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
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Présentation
3 éléments principaux:
1) Le mat
2) La nacelle
- La génératrice
- La régulation
3) Le rotor
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Principes Aérodynamiques
Portance Surpression =1/3Portance Dépression =2/3Total =1
Portance Surpression =1/3Portance Dépression =0/3Total =1/3
Décrochage :Perte de puissance
Portance : La "force" de l’éolienne
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Puissance d’une éolienne
• La taille (diamètre)
Pv=(1/2)Sb*V³*p
• La vitesse du vent
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Systèmes de Régulation
Pourquoi réguler ?• Éolienne reliée au
réseau
• Vitesse maxi du rotor
Systèmes de régulation
- Pas variable
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Systèmes de Régulation
Pourquoi réguler ?
• Vitesse maxi du rotor
• Éolienne reliée au réseau
Systèmes de régulation
• Pas variable
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Systèmes de Régulation
Systèmes de régulation
• Pas variable
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Systèmes de Régulation
Systèmes de régulation
- Pas variable
- Décrochage progressif
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Systèmes de Régulation
Systèmes de régulation
• Pas variable
• Décrochage progressif
• Basculement
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Énergie éolienneÉlectroniques
• Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique.
• Petit éolien jusqu’a 100KW: – synchrone à aimants
permanents.– auto-excitation.
• Grand éolien jusqu’a 5MW :– asynchrone, à cage d'écureuil, à
rotor bobiné. – excitation réseau.
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Énergie éolienneGrand éolien
• Raccordement :
– Direct au réseau• Constructeur :
– Vestas.• Gamme de prix :
– 100 000 à 1 000 000 euros.• Projets :
– Industriels, collectivités : Appels d’offres.• Offshore :
– 1er parc offshore 2007, Seine-Maritime– 105 MW = 150 000 personnes
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Énergie éoliennePetit éolien
• Raccordements :– Site isolé ou Indirect réseau.
• Puissance: – 150W à 100KW.
• Gamme de prix : – 1000 à quelques dizaines de milliers
euros.• Projets :
– Particuliers.– Communes, Agglomérations.
• Acteurs :– ADEME.
– Bureaux d’études.
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Région perpignanaise : moyenne de vent 6 à 11.5 m/s.
Énergie éolienneÉtude de cas
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Investissement• Prix éolienne : 10 500 €.
• Prix de revente : 0.0836 €/kWh
• Rentabilité : 22 ans.
• Revente par an : 401 €
• Pas de permis de construire.
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La Géothermie
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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
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La GéothermiePrincipe
• 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.
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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.
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La Géothermie Le puit canadien
• 5°C en hiver.• 21°C en été.
• Coût d’installation = 3000€• Pas d’entretien.
• 20% de chauffage économisé
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La Géothermie La pompe à chaleur
Cycles de compression / détente
1 kW d'électricité consommé = 4 kW de chaleur.
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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 €
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La Géothermie Evolution du prix d’utilisation sur 15 ans
0
500
1000
1500
2000
2500Coût annuel ttc
années
Géothermie Gaz naturel Fuel Electricité Gaz propane
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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
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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.
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Bilan
• Orientation : Proposer une solution de production d’énergie propre
• Motivations : - Personnelles
- Dévelopement durable
• Bilan personnel: - Travail de synthèse
- Démarche professionnelle
- Travail de groupe
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Merci de votre attention.
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Merci de votre attention.
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Merci de votre attention.
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Merci de votre attention.
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