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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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L’onduleur

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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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• 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


• 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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Pourquoi réguler ?

• Vitesse maxi du rotor

• Éolienne reliée au réseau


• Pas variable

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• Pas variable

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- Pas variable

- Décrochage progressif

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• 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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► 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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► 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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