solaire thermique 1 - vue d’ensemble2.2 applications autres que ecs (réseau, clim et solaire...

Solaire Thermique

1-1 Vue d’ensemble

2020

TECSOL : Emargement via Edusign

3

TECSOL : vos intervenants

4

Daniel MUGNIER

[email protected]

Maximilien ENDLER,

[email protected]

Sébastien DECOTTEGNIE,

[email protected]ïc GIRARD

[email protected]

12 sessions sur 6 jours : 30 juin au 7 juillet

Programme

Bernard GLOMON

[email protected]

1.1 vue d'ensemble, enjeux, contexte

1.2 technologies capteurs

2.1 mise en œuvre

2.2 applications autres que ECS (réseau, clim et solaire concentré)

3.1 Composants d’une installation

3.2 composants (suite), mise en service et maintenance

4.1 schémas de principe hydrauliques

4.2 Auto vidange

5.1 dimensionnements calcul de performances SOLO

5.2 défauts, incidents

6.1 environnement, montage projet, légionnelle

6.2 télé suivi, Mesures, retour d’expérience

mailto:[email protected]





5

Moyens humains - Qualifications

Matériels spécifiquesÉtudes des masques solairesSuivi des installations ECS solaires GRSCBF - Tecsol Analytics – Tecsol OneContrôles d’installations solairesOutils de simulation informatique

Premier bureau d’étude français spécialisé en énergie solaire

30 collaborateurs dans 8 implantations régionalesSiège : Perpignan – Agences métropole et La

Réunion

1 filiale Guadeloupe-Martinique-Guyane

Une implication au service de la profession

Maîtrise d’œuvre complète

6

+ 1905 Audit énergétique des bâtiments (tertiaires et/ou habitations collectives)

Activité certifiée ISO 9001 et 14001

SUIVIMONITORING

Nos autres activités

7

Télésuivi• Tecsol One pour les installations de

petite ou moyenne puissance ou

surface

• Tecsol Analytics pour les

installations plus grandes ou

puissantes

Tecsol Campus• Formations « Ingénierie de projets solaires »

Innovation• Tecsol est le dépositaire de plusieurs

brevets dont un sur la répartition des

flux d’énergie

+ Assistance à

Maîtrise d’Ouvrage

juridique

Répartition du CA

Etudes• Audits d’installations existantes,

expertises judiciaires, …

• A.M.O. (Assistance maîtrise d’ouvrage)

avec : - Etudes d’opportunité,

- Assistance travaux,

- Mise en œuvre du monitoring

8

Rayonnement solaire

Solaire photovoltaïque

Electricité

150-300 kWh/m². an

Chaleur

300-600 kWh/m².an

Solaire ThermiqueDeux énergies solaires

11

L’effet de serre

11

12

Par définition :

Un gaz à effet de serre est un gaz présent dans la troposphère (la basse

atmosphère) et qui intercepte le rayonnement terrestre (composé

d’infrarouges).

L’effet de serre et changement climatique

12

Enj

eux

et c

onte

xte

13

Effet de serre et changement climatique

Gaz Origine

H2O – Vapeur d'eau Évaporation

CO2 – Gaz carbonique Combustion Pétrole, Charbon, Gaz

CH4 – Méthane; Gaz Naturel Décomposition anaérobie des molécules organiques (Bovins, rizières, décharges…) ou pyrolyse des composés organiques (exploitation des combustibles fossiles, feux)

N2O – Protoxyde d'azote Engrais azotés - industrie chimique

HFC – PFC – SF6

Hydrocarbures Fluorés (CFC…)

Gaz réfrigérants

Procédés industriels divers (expansion des mousses plastique, composants électroniques, appareillage HT, électrolyse de l’alumine…)

O3 – Ozone Pas d'émissions directe - photoréaction CH4 et Nox

Les principaux GES :

13

14

Historique des concentrations de CO2 et destempératures sur 160 000 ans

14

15

Historique des concentrations de CO2 sur 1000 ans

15

16

Réchauffement observé au XXe siècle: + 0,9 °C

16

17

Découvertes et consommations d’hydrocarbures

17

18

« Pic oil » ou pic de Hubbert

18

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120

Prod. Prod.(Gb/an) (Mb/j)

Année

Production passée (tous liquides) Demande prévue (AIE)

Pétrole conventionnel Pétrole extra lourd et sables asphaltiques

110

96

82

68

55

41

27

14

123

En 1956, ce géophysicien annonça une courbe de production du pétrole en cloche

Maximum de production puis décline,

symétrique

Type de Gisements exploités

1973 1979

19

Réserves prouvées

19

Répartition en pourcentage des réserves prouvées de pétrole dans le monde à fin 2015, d'après les

données du BP Statistical Review (©Connaissance des Énergies)

21

Cours du baril de pétrole en dollars

(moyennes mensuelles)

Statista 2020

23

Baisse des prix du photovoltaïque, menace pour le solaire thermique ?

23Source : Solar Heat Markets In Europe – Trends And Market Statistics 2016

(Published In November 2017)

24

Evolution de la croissance économique et de la consommation d’énergie en France

24

25

Gisement solaire - Monde

25

26

Gisement solaire – Bassin méditerranéen

26

27

Gisement solaire – France

2727

5,3

5,2

5,7

4,8

kWh/m2 jour

28

Principaux marchés dans le monde (cumulé 2016)

Source : IEA International Energy Agency Solar Heat Worldwide 2020

29

Principaux marchés dans le monde (cumulé 2016)

29

Source : Solar Heat Worldwide 2018

30

Principaux marchés dans le monde (2016)

30


31

Principaux marchés de l’année 2016

31


32

en Europe

32

Source : Solar Heat Markets In Europe –

Trends And Market Statistics 2016


33

en Europe

33

Source : Solar Heat Markets In Europe – Trends And Market Statistics 2016


34

en Europe

34

35

Le marche solaire thermique affiche un léger retrait de -4% par rapport à 2017 avec une surface totale de capteurs installés de 50 000 m² en 2018 contre 51 900 m² en 2017.

Après plusieurs années de baisse à 2 chiffres, le marché semble se stabiliser, principalement grâce au segment du collectif qui est désormais devenu le principal marché porteur

Chiffres du solaire thermique collectif 2018 - FRANCE

36

Perspectives

Bien que le marché soit bas, on peut espérer une reprise pour le solaire thermique en 2020.

Sur le segment des équipements individuels, les aides à la rénovation sont importantes pour les ménages modestes et

intermédiaires.

Comme pour la biomasse, le point de vigilance sera le nombre de Qualisol qui reste encore trop bas. A noter que 2020

sera l’année des 20 ans de la qualification Qualisol, 1ère qualification créée pour les énergies renouvelables.

Pour soutenir le marché de la rénovation, Il serait également nécessaire de réintroduire une aide pour les ménages les

plus riches, à un niveau n’excédant pas l’ancien CITE.

Pour le segment collectif, l’espoir porte sur un développement dans le neuf à condition qu’une exigence de chaleur

renouvelable soit retenue dans la RE2020.

Les chiffres de marché - FRANCE

Uniclima

37

DanemarkEnfin des bonnes nouvelles!!

• Nouvelles installations

478 297 m² (335 MWth)

+80,79% 2016/2015

• Cadre politique

Réseaux de chaleur

dominent le marché

Cadre législatif

extrêmement positif

Cadre social positif

(coopératives de chaleur)

Baisse compétitivité des

alternatives fossiles Source : Enerplan

Initiatives chez nos voisins européens

38

LES APPLICATIONS DU SOLAIRE :Du chauffe-eau simplifié au système solaire

combiné

38

39

Chauffe-eau solaire individuel

39

40

Chauffe-eau solaire individuel

40

41

Systèmes solaires combinés

41

42


42

43

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Jan. Fev. Mar. Apr. May Jun. Jul. Aug. Sept Oct. Nov. Dec.

Co

nsu

mp

tio

n -

Pro

ductio

n [

kW

h]

Heating Need coverd by Backup Heating Need coverd by Solar

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Co

nsu

mp

tio

n -

Pro

ductio

n [

kW

h]


Global Incident irradiation (kWh)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Co

nsu

mp

tio

n -

Pro

ductio

n [

kW

h]


Global Incident irradiation (kWh)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Co

nsu

mp

tio

n -

Pro

ductio

n [

kW

h]

Solar Overproduction Heating Need coverd by Backup

Heating Need coverd by Solar Global Incident irradiation (kWh)

(1) (1)

(2)

(3)

Surproduction solaire

Besoin en chauffage couverts par le

solaire

Besoin en chauffage couverts par

l’appointIrradiation globale incidente (kWh)


44

Chauffe-eau solaire collectif

44

45

Chauffe-eau solaire collectifLogements sociaux

45

46

Chauffe-eau solaire collectifLogements sociaux

46

47

Chauffe-eau solaire collectifSecteur privé - PME

47

48

Chauffe-eau solaire collectifSecteur privé – Hors PME

48

49

Chauffe-eau solaire collectifSecteur santé

49

50

Chauffe-eau solaire collectifSecteur collectivité

50

51

Réseaux de chaleur solaires

51

Braedstrup, DK, :

10600 m²

capteurs +

stockage cuve

acier 5500 m3

Rise, DK , 3600 m² de capteurs

Record : 156,694 m² at

Silkeborg, Denmark (Arcon-

Sunmark AS)

52

Climatisation solaire

52

53


53

3

13

23

33

43

53

63

73

83

93

0

200

400

600

800

1000

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 heure du jour [h]

Zenith

Temperature

extérieure

Temperature

extérieure

Radiation solaireRadiation solaire

Besoin

frigorifique

Besoin

frigorifique

54


54

Bouilleur

Condenseur

Evaporateur

Absorbeur

Qb

Qc

Qf

Qabs

vapeur vapeur

liquide

solution pauvre

sol. riche

Années 1970 – Chocs pétroliers – Démarrage du développement du solaire thermique.

Un peu d’histoire..

Fin 70 – Création de l’Avis Technique-CSTB des capteurs.+ de 130 fabricants de capteurs répertoriés en France.

Années 2010 – Passage à la RT2012 – Evolutions technologiques concurrentes (CET, PV)

Milieu des années 80 – Baril de pétrole à 10 dollars US – Arrêt du développement du solaire et des économies d’énergie en France.Naissance du contrat de GRS avec 1ére réalisation à Castres.

Juin 1999 – Plan Hélios 2006 => Plan soleil – Obligation de la GRS pour installations supérieures à 50 m² de capteurs.

Début 2009 – Fonds Chaleur – Fin de l’obligation de la GRS remplacée par la XnA.

2020 – Des conditions difficiles pour le solaire thermique CYCLE??

56

Pourquoi le recours au solaire thermique est indispensable ?

56

• Au niveau européen la répartition de la consommation finale d’énergie est la suivante:

• Chaleur 49 %

• Electricité 20 %

• Transport 31 %

• Il existe depuis 35 ans une filaire solaire thermique en France. Elle est exportatrice

57

Contexte énergétique du bâtiment

Pourquoi le recours au solaire thermique est indispensable ?

0

5

10

15

20

25

30

Po

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%)

<1919 1919-1945 1946-1970 1971-1980 1981-1990 1990-2000 >2000

Source : Housing Statistics in the European Union 2010

Il faut rénover !... et le solaire thermique est adapté

Plus de 70 % du parc construit avant 1980

58

• Loi d’orientation sur l’énergie (2005)– 21 % électricité d’origine EnR en 2010

– + 50 % d’EnR thermique en 2010

– PPI Chaleur

– Recommandation des EnR dans les PLU

• Contraintes

- La RT 2012 limite la conso d’énergie (bâtiments neufs) à 50 kWh/m²/an (saut énergétique plus important que celui réalisé ces 30 dernières années !)

– Durcissement de la RT 2012 (dans l’individuel : contribution EnR de 5

kWhep/m²/an => 2 m² de panneaux solaire thermique)

– Études de faisabilité en approvisionnement(+ 50 m², hors maison individuelle)

– Affichage des performances des logements

– Prochaine RT2020 : bâtiments à énergie positive …

Cadre réglementaire

58

59

• Aides– Crédit d’impôt – PrimeRenov (particuliers)

– Fonds chaleur

– CEE production de chaleur par EnR

• Décisions européennes– Paquet Energie Climat du la Commission Européenne (2008), prévoit

pour 2020 :20% d’EnR dans le mix européen

20% de baisse des émissions de CO2

20% d’efficacité énergétique supplémentaire

– Objectifs contraignants pour chaque Etat membre (10,6 →23 % pour la France)

– Directive 2009/28/CE : obligation d’intégration EnR dans les nouveaux bâtiments

– Directive 2010/31/EU : nouveaux bâtiments d’ici 2020 une conso quasi nulle (NZEB : Nearly Zero Energy Building)

Cadre réglementaire

59

60

Extrait PPI 2009/2020

60http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do;jsessionid=?cidTexte=

JORFTEXT000021645823&dateTexte=&oldAction=rechJO&categorieLien=id

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do;jsessionid=?cidTexte=JORFTEXT000021645823&dateTexte=&oldAction=rechJO&categorieLien=id

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do;jsessionid=?cidTexte=JORFTEXT000021645823&dateTexte=&oldAction=rechJO&categorieLien=id

61

• 31 décembre 2012

– Individuel: 150 ktep (3 millions de m²)

– Collectif: 35 ktep (0,7 million de m²)

• 31 décembre 2020

– Individuel: 817 ktep (16 millions de m²)

– Collectif: 110 ktep (2.2 million de m²)

soit en 2020 : 22,8 millions de m² de panneaux solaire thermique (installés fin 2013 : 2.8 Millions m²)

Perspectives 2020 - PPI

61

62

Le marché du solaire thermique

62

• Objectifs de la PPE* chaleur solaire thermique pour 2018:

180 000 tep soit 450 000 m² soit 4 x le marché en 2015.

• Pour atteindre l’objectif 2023 :

336 000 tep soit 3,9 TWh (soit 840 000 m²)

* Programmation Pluriannuelle de l’Energie

C’est le chiffre des installations en Allemagne !

63

Objectifs PPE Chaleur

63

64

Objectifs PPE Electricité pour comparaison…

64

65

Préalables

65

• Maitrise du bon fonctionnement des installations (Garantie de Performance Energétique – Garantie de Résultats Solaires)

• Maitrise du coût des installations

• Intégration technique et architecturale

• Maitrise de la mise en œuvre

66

Quelques idées

66

• Mise en œuvre d’un tarif de valorisation de la chaleur solaire en c€/kWh

• Programme ambitieux de R&D pour la chaleur solaire (une feuille de route a été rédigée par l’Ademe en 2012)

• Imaginer le solaire thermique toujours sous l’angle de l’engagement de la performance

67

Quelques avancéesQualifications OPQIBI

67

• 20.10 : Etude d’installations de production utilisant l’énergie solaire thermique (≥ 20 m²) , créée en 2005 avec l’ADEME et ENERPLAN, reconnue « RGE » jusqu’à fin 2016

• 20.14 : Ingénierie des installations de production utilisant l’énergie solaire thermique (≥ 20 m²), entrée en vigueur le 01/01/15, Reconnue « RGE »

• Durée des qualifications :

➢ 4 ans, avec contrôle annuel

➢ ou probatoire, 1 an, pour les BE (nouvellement créés) satisfaisant aux critères légaux, administratifs et juridiques; ainsi qu’aux moyens humains, matériels, méthodologiques.

68

Qualification QuaIiSol Collectif

68

• Qualification RGE dès 2016

• Qualification double: répond aussi

aux critères Qualisol CESI

• Eco conditionnalité (RGE) ST Collectif au 01/01/17

• Contrôle sur le terrain avec audits d’installations

• Durée de la qualification: 4 ans, avec contrôle annuel (Probatoire, 2 ans, si moins de 2 références sur les 24 derniers mois).

69

Qualification Qualibat

69

• 8212 : Installations ST en habitat

collectif ou tertiaire (Technicité confirmée)

• 8213 : Installations ST en habitat collectif ou tertiaire avec contrôle des performances (Technicité supérieure)

• Installation des capteurs, distribution du chauffage et/ou ECS, raccordements électriques et mise en service

• Audit d’une installation dans les 2 ans suivant la qualification

70

Exemple d’évolution technologique

70

• Facteurs intervenus lors de 10 dernières années:

– Amélioration des capteurs solaires. La température de stagnation dépasse 170 °C

– Réglementation thermique qui pousse à surdimensionner les installations

– Usage intermittent des bâtiments et baisse des besoins

– Souhaits des MOA d’augmenter le taux de couverture des besoins

71

La RT 2012 : CESI Optimisé

71

CESI compact (1 seul panneau) et volume de stockage solaire limité (110 à 180 litres). L’appoint est en général séparé du volume solaire (ballon monovalent, chaudière mixte murale).

Une des solutions les moins chères en RT 2012

72


72

Modification des

propriétés optiques du

matériau selon la tp°

Rayonnement solaire Rayonnement solaire

• Température absorbeur <150°C• 80°C

73

Innovation technique au niveau international

Viessmann est maintenant

concurrencé....

Fabricant : Alanod

Environ 2€/m² de capteurs par rapport

au Mirotherm..

The system allows a 40°C reduction of the stagnation temperature in typical flat plate collectors, such as in domestic heating systems while keeping efficiency very high. …


DualSun: le solaire hybride à eau

de l’électricité et de l’eau chaude

75

L’offre économique du suivi de fonctionnement à présent pour

les installations solaires thermiques !

Suivi, alarmes, interface, S.A.V…

Système robuste!

Autonomie sur pile > 10 ans!

Télésuivi économique

Faible coût…

Système « plug and play »…

High-tech…

Interface graphique et alarmes…

solaire thermique 1 - vue d’ensemble2.2 applications autres que ecs (réseau, clim et solaire...

Documents