Capteurs solaires à plans vitrés, Ontario, Canada Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau Cours d’analyse de projets d’énergies propres Capteurs solaires à plans vitrés, Ontario, Canada Photo : RNCan © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

Objectifs Réviser les principes de base d’un système de chauffage solaire de l’eau (CSE) Présenter les enjeux importants d’une analyse de projet de CSE Présenter le modèle RETScreen® pour les projets de CSE

Qu’est-ce que les systèmes de CSE fournissent? Centre de conférence, Béthel, Lesotho Eau chaude sanitaire Chauffage de procédé Chauffage de piscine …mais aussi… Augmentation du stockage d’eau chaude Prolongation de la saison de baignade (chauffage de piscine) Photo : Vadim Belotserkovsky Développement résidentiel, Kungsbacka, Suède Photo : Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

Composants d’un système de CSE Photo : RNCan

Capteurs solaires sans vitrage Faible coût Basse température Robuste Léger Chauffage de piscine extérieure Basse pression Pauvre performance dans les climats froids ou venteux Photo : RNCan

Capteurs solaires plans avec vitrage Coût modéré Température d’opération plus élevée Peut opérer à la pression d’eau de la ville Plus lourd et plus fragile Photo : RNCan

Capteurs solaires à tubes sous vide Coût plus élevé Pas de pertes par convection Température élevée Climats froids Fragile L’installation peut être plus compliquée La neige n’est pas un grave problème Photo : RNCan Tubes développés et fabriqués en Chine Photo : Nautilus

Le chauffage solaire de l’eau sous différents climats Pour un système de chauffage solaire de l’eau résidentiel, constitué de 6 m² de capteurs vitrés, devant répondre à une demande de 300 L/jour d’eau chaude à 60 °C avec un stockage de 300 L, le taux de recouvrement de la charge (fraction solaire) est de : 21 % à Tromsø, Norvège (70º N) 40 % à Yellowknife, Canada (62º N) 32 % à Varsovie, Pologne (52º N) 51 % à Harbin, Chine (46º N) 67 % à Sacramento, É.-U. (39º N) 39 % à Tokyo, Japon (36º N) 78 % à Marrakech, Maroc (32º N) 75 % à Be’er-Sheva, Israël (31º N) 81 % à Matam, Sénégal (16º N) 59 % à Puerto Limón, Costa Rica (10º N) 59 % à Jakarta, Indonésie (6º S) 86 % à Huancayo, Pérou (12º S) 69 % à Harare, Zimbabwe (18º S) 65 % à Sydney, Australie (34º S) 39 % à Punta Arenas, Chili (53º S)

Exemples des coûts et économies d’un système de CSE Système vitré utilisé à l’année (avec stockage) La Paz, Bolivie 2,2 GJ/m2 400 $/m2 Système à tubes sous vide utilisé à l’année (avec stockage) Copenhague, Danemark 1,8 GJ/m2 1 000 $/m2 ) 2 100 90 80 Gaz @ 0,50$/m3 Électricité @ 0,05$/kWh Gaz @ 0,15$/m3 70 60 50 Économies annuelles ($/m Électricité @ 0,15$/kWh 40 30 20 10 5 15 25 35 45 Coût de l'énergie ($/GJ) Système sans vitrage pour une piscine utilisé seulement en été Montréal, Canada 1,5 GJ/m2 150 $/m2

Enjeux d’un projet de chauffage solaire de l’eau Facteurs d’un projet réussi : Grande demande en eau chaude afin de réduire l’importance des coûts fixes Coûts élevés en énergie (p. ex. : gaz naturel non disponible) Pas d’approvisionnement fiable en énergie de source conventionnelle Intérêt marqué pour l’environnement de la part du propriétaire ou du responsable du bâtiment Des besoins en eau chaude pendant les périodes d’ensoleillement requièrent moins de stockage Les systèmes saisonniers, de faible coût, peuvent être préférables financièrement aux systèmes plus coûteux, utilisés toute l’année L’entretien est similaire à tout système de plomberie, toutefois un technicien dévoué doit faire l’entretien régulier et les réparations

Exemples : Australie, Botswana et Suède Systèmes d’eau chaude sanitaire Raccordé au réseau, requiert un propriétaire motivé Peut avoir un long temps de retour simple lorsque le prix de l’énergie est bas Les systèmes fournissent de 20 à 80 % d’eau chaude Hors réseau ou là où l’approvisionnement en énergie n’est pas fiable Système de thermosiphon, Australie Photo : The Australian Greenhouse Office Maisons, Malmö, Suède Maison du personnel médical, Botswana Photo : Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Photo : Vadim Belotserkovsky

Exemples : États-Unis et Canada Systèmes de chauffage de piscine Capteurs sans vitrage à faible coût Piscine extérieure en climats froids Prolonge la saison dans les climats tempérés Utilisé l’été pour les piscines intérieures dans les climats froids Peut avoir un temps de retour simple de 1 à 5 ans Capteurs vitrés pour le chauffage à l’année Le système de filtration sert de pompe Système de chauffage de piscine, Canada Chauffage de piscine communautaire, Ontario, Canada Photo : Aquatherm Industries/ NREL Pix Photo : RNCan

Exemples : Grèce et Canada Systèmes commerciaux et industriels d’eau chaude Hôtels/motels, immeubles à logements et édifices à bureaux Centres médicaux et hôpitaux Lave-autos, buanderies et restaurants Centres sportifs, écoles, douches Aquacultures, autres petites industries Hôtel, Agio Nikolaos, Crète Aquaculture, Colombie-Britannique, Canada Photo : Regional Energy Agency of Crete/ISES Photo : RNCan

Modèle RETScreen® pour les projets de chauffage solaire de l’eau Pouvant être utilisé partout dans le monde pour l’analyse de la production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des réductions d’émissions de gaz à effet de serre. Vitré, sans vitrage et à tubes sous vide Piscine intérieure et extérieure (avec ou sans toile couvrante) Production d’eau chaude (avec ou sans stockage) RETScreen® nécessite seulement 12 points de données contre 8 760 pour les modèles de simulation horaire Non couvert actuellement : Changement dans la charge journalière de production d’eau chaude Production d’eau chaude autonome Système sans stockage ayant un fort taux de recouvrement de la charge Mécanisme de poursuite du soleil, concentrateur et capteurs solaires intégrés

Calculs RETScreen® : chauffage solaire de l’eau Voir le e-Manuel Analyse de projets d’énergies propres : Manuel d’ingénierie et d’études de cas RETScreen® Chapitre Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau

Exemple : validation du modèle RETScreen® pour les projets de CSE RETScreen® comparé à : WATSUN, pour un système d’eau chaude sanitaire à Toronto, Canada : RETScreen WATSUN Diff. Ensoleillement incident (GJ) 24,34 24,79 -1,8 % Charge énergétique (GJ) 19,64 19,73 -0,5 % Énergie fournie (GJ) 8,02 8,01 0,1 % Temps d’opération de la pompe (h) 1 874 1 800 4,1 % ENERPOOL pour une piscine extérieure de 48 m2 à Montréal, Canada L’énergie requise est à 2 % près Données enregistrées pour une piscine extérieure de 1 200 m2 à Möhringen, Allemagne L’énergie requise est à 3 % près et la production d’énergie solaire est à 14 % près RETScreen vs données enregistrées pour 10 systèmes d’eau chaude à Guelph, Canada

Conclusions Les capteurs sans vitrage, vitrés et à tubes sous vide peuvent fournir de l’eau chaude pour plusieurs applications dans tous les climats Une grande demande en eau chaude, des coûts élevés en énergie et un fort engagement de la part du propriétaire ou de l’opérateur sont des facteurs de succès importants RETScreen® calcule : La charge de production d’eau chaude pour l’eau courante ou les piscines La performance du système solaire de chauffage de piscine ou de production d’eau chaude avec ou sans stockage RETScreen® calcule la production énergétique annuelle, en utilisant des données de ressource mensuelles, donnant des résultats d’une précision comparable à des outils de simulation horaire RETScreen® permet des économies de coûts significatives pour la réalisation d’études préliminaires de faisabilité

Questions? www.retscreen.net Module Analyse de projets de chauffage solaire de l’eau Cours d’analyse de projets d’énergies propres RETScreen® International Pour plus d’information visitez le site Web de RETScreen à : www.retscreen.net