1

2

Introduction

Énergies renouvelables appliquées à la maison individuelle

Énergie Photovoltaïque

Énergie Éolienne

Géothermie

Est-ce rentable ?

3

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€

4

Énergie Photovoltaïque

5

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

6

Énergie photovoltaïque L’énergie solaire

Module solaireCellule photovoltaïque

12 V =

+-

• L'énergie solaire =

rayonnement des photons

• L’énergie solaire photovoltaïque :

rayonnement lumineux électricité

7

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.

8

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

9

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.

10

Énergie photovoltaïque Variations de l’éclairement

• La météo

• La saison

• La latitude

11

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

12

Systèmes photovoltaïques

13

Systèmes autonomes

Avantage : - Indépendant du réseau.

Inconvénients :- Batteries

- Perte d'énergie

- Autonomie limitée.

14

Systèmes autonomes hybrides

Avantages : - Indépendant du réseau.

- 2ème source de secours

Inconvénients : - Batteries

- Perte d'énergie

15

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

16

Les composants d’un système raccordé au réseau :

Les panneaux photovoltaïques

17

Les composants d’un système raccordé au réseau :

L’onduleur

18

Les composants d’un système raccordé au réseau :

2 compteurs EDF

19

Étude de cas

• Prix du système : 20 241 € HT

• Prix de revente : 0.225 €/KWh

• Rentabilité : 17 ans.

• Gains sur 1 an : 762.75 €

20

Énergie Éolienne

21

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

22

Présentation

3 éléments principaux:

1) Le mat

2) La nacelle

- La génératrice

- La régulation

3) Le rotor

23

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

24

Puissance d’une éolienne

• La taille (diamètre)

Pv=(1/2)Sb*V³*p

• La vitesse du vent

25

Systèmes de Régulation

Pourquoi réguler ?• Éolienne reliée au

réseau

• Vitesse maxi du rotor

Systèmes de régulation

- Pas variable

26

Systèmes de Régulation

Pourquoi réguler ?

• Vitesse maxi du rotor

• Éolienne reliée au réseau

Systèmes de régulation

• Pas variable

27

Systèmes de Régulation

Systèmes de régulation

• Pas variable

28

Systèmes de Régulation

Systèmes de régulation

- Pas variable

- Décrochage progressif

29

Systèmes de Régulation

Systèmes de régulation

• Pas variable

• Décrochage progressif

• Basculement

30

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.

31

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

32

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.

33

Région perpignanaise : moyenne de vent 6 à 11.5 m/s.

Énergie éolienneÉtude de cas

34

Investissement• Prix éolienne : 10 500 €.

• Prix de revente : 0.0836 €/kWh

• Rentabilité : 22 ans.

• Revente par an : 401 €

• Pas de permis de construire.

35

La Géothermie

36

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

37

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.

38

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.

39

La Géothermie Le puit canadien

• 5°C en hiver.• 21°C en été.

• Coût d’installation = 3000€• Pas d’entretien.

• 20% de chauffage économisé

40

La Géothermie La pompe à chaleur

Cycles de compression / détente

1 kW d'électricité consommé = 4 kW de chaleur.

41

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 €

42

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

43

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

44

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.

45

Bilan

• Orientation : Proposer une solution de production d’énergie propre

• Motivations : - Personnelles

- Dévelopement durable

• Bilan personnel: - Travail de synthèse

- Démarche professionnelle

- Travail de groupe

46

Merci de votre attention.

47

Merci de votre attention.

48

Merci de votre attention.

49

Merci de votre attention.

50

Merci de votre attention.

51

Merci de votre attention.

52

Merci de votre attention.

53

Merci de votre attention.

54

Merci de votre attention.

55

Merci de votre attention.

56

Merci de votre attention.

57

Merci de votre attention.

58

Merci de votre attention.

59

Merci de votre attention.

60

Merci de votre attention.

61

Merci de votre attention.

62

Merci de votre attention.