Energies Renouvelables Appliquées aux maisons individuelles

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

Etude de cas Maison 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 matériel À hauteur de 17800€

Énergie Photovoltaïque

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 Énergie éolienne Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Géothermie Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion

Énergie photovoltaïque L’énergie solaire = rayonnement des photons L’énergie solaire photovoltaïque : rayonnement lumineux  électricité

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.

Énergie photovoltaïque Association des cellules Mise en série : U : tension totale du groupement U = U1 + U2 + …. + Un Mise en parallèle : I : courant total du groupement I = I1 + I2 + …. + In Exemple: Un module de tension nominale de 12 Volts est composé par la mise en parallèle de 2 fois 18 cellules en série.

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.

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

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

Systèmes photovoltaïques

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

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

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

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

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

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

Étude de cas Prix du système : 20 241 € HT Prix de revente : 0.225 €/KWh Rentabilité : 17 ans. Gains sur 1 an : 762.75 €

Énergie Éolienne

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 Énergie éolienne Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Géothermie Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion

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

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

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

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

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

Systèmes de Régulation Pas variable

Systèmes de Régulation - Pas variable - Décrochage progressif

Systèmes de Régulation Pas variable Décrochage progressif Basculement

Énergie éolienne Électroniques 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.

Énergie éolienne Grand 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

Énergie éolienne Petit 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.

Énergie éolienne Étude de cas Région perpignanaise : moyenne de vent 6 à 11.5 m/s.

Investissement Prix éolienne : 10 500 €. Prix de revente : 0.0836 €/kWh Rentabilité : 22 ans. Revente par an : 401 € Pas de permis de construire.

La Géothermie

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 Énergie éolienne Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Géothermie Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion

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.

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.

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

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

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 €

La Géothermie Evolution du prix d’utilisation sur 15 ans

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 Énergie éolienne Présentation Aérodynamique Électronique Grand éolien Petit éolien Géothermie Principe Constat Puit canadien Pompe à chaleur Bilan financier Conclusion

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.

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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