Energies Renouvelables Production Et Stockage-2

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    Energies RenouvelablesProduction et Stockage

    Université de Khemis MilianaFaculté de science et technologie

    - Support de cours -

    -Intervenant-B. ABDEREZZAK

    -Niveau-L3 Automatique

    Année Universitaire 2015 / 2016

    Usage Interne

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    2Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK

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    Contenu du cours

    Rappels FondamentauxChapitre 1 : A la découverte des Energies RenouvelablesLes sources d’énergies renouvelables (SER)Les technologies des énergies renouvelables (TER)Puissance des ER …quelques chiffres ! Chapitre 2 : L’Energie Solaire Caractéristiques énergétiques du soleilLe solaire thermique

    Le solaire photovoltaiqueChapitre 3 : L’Energie du Vent Les éoliennes mécaniquesLes aérogénérateurs

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    Contenu du cours

    Chapitre 4 : La GéothermieLa géothermie de haute et moyenne énergieLa géothermie de basse énergieLa géothermie de très basse énergieChapitre 5 : L’Energie Hydraulique Barrages et centrales hydrauliquesL’énergie marémotriceChapitre 6 : La Biomasse et les DéchetsLes biocarburantsLe biogazChapitre 7 : Le Stockage d’énergie Le stockage thermiqueLe stockage électriqueLe stockage sous forme d’air comprimé Le stockage sous forme d’hydrogène

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    Rappels Fondamentaux

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    Chapitre 1 : A la découverte des énergies renouvelable

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    Les technologies des énergies renouvelables

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    Puissance des énergies renouvelables

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    Chapitre 2 : L’Energie Solaire

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    Chapitre 2 : L’Energie Solaire

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    Le solaire thermique

    Principe de fonctionnement Un panneau solaire thermique a pourbut de transmettre la chaleur émisepar le soleil à un circuit d'eau

    secondaire.Les rayons du soleil traversent la vitre,à l'intérieur une plaque absorbante quia pour but de capter les rayonsinfrarouges.Derrière cette plaque chaude passe

    un circuit d'eau qui récupère cettechaleur.Par la suite ce circuit alimente uncircuit secondaire qui peut alimenterune habitation en eau sanitaire ou enchauffage.

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    Le solaire Photovoltaique

    Principe de fonctionnement du photovoltaïque Une cellule photovoltaïque est composée de matériaux semi-conducteurs.

    Ceux-ci sont capable de transformer l'énergie fournit par lesoleil en charge électrique donc en électricité car la lumière dusoleil excite les électrons de ces matériaux.

    Schéma de fonctionnement d'une cellule photoélectrique

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    Chapitre 3 : L’Energie du Vent

    Source d’énergie renouvelable Energie utileTechnologie ER

    VENT -Aérogénérateur -Eolienne de pompage-Electricité-Energie mécanique

    Vent( hélice) :3.

    2

    1Sv P vent

    Puissance développable

    vent protor P C P .

    6.0max

    pC

    (limite de BETZ)

    Conversion de l’énergieéolienne

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    Les aérogénérateurs

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    La géothermie est l’exploitation de la chaleur stockée dans le sous -sol.L’utilisation des ressources géothermales se décompose en deux grandes familles :

    La production d’électricité et la production de chaleur.

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    Chapitre 4 : La géothermie

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    En fonction de la ressource, de latechnique utilisée et des besoins, lesapplications sont multiples.

    Le critère qui sert de guide pour biencerner la filière est la température. Ainsi, lagéothermie est qualifiée de « hauteénergie » (plus de 150 °C), « moyenneénergie » (90 à 150 °C), « basse énergie »

    (30 à 90 °C) et « très basse énergie »(moins de 30 °C).

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    La géothermie

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    Cette source d'énergie est considérée comme inépuisable (dans certaines limites), carelle dépend : pour la géothermie profonde, des sources de chaleur internes de laterre, dont la durée de vie se chiffre en milliards d'années ; pour la géothermie desurface, des apports solaires

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    La géothermie

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    Elle est en général diffuse et rarement concentrée, avec un flux moyende 0,1 MW/km 2 (0,1 W/m 2) et un niveau de température faible. La puissance

    exploitable économiquement est donc en règle générale réduite. Il arrive

    cependant qu'elle soit plus concentrée à proximité des failles tectoniques entre

    plaques terrestres, en particulier des formations volcaniques ou encore dans desformations géologiques favorables.

    C'est pourquoi il faut distinguer plusieurs types d'utilisation de la géothermie

    suivant ses caractéristiques locales:

    •la géothermie de surface à basse température: 5-10 °C,

    •la géothermie profonde 50-95 °C, jusqu'à 2 000 m de profondeur,

    •la géothermie très profonde à haute et très haute température, jusqu'à 10 000 m

    •la géothermie volcanique de type geyser.

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    La géothermie

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    La géothermie

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    Chapitre 5 : l’énergie hydraulique

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    Principales formes d’énergie renouvelables (sauf géothermie etmarémotrice) sont de l’énergie solaire stockée

    • A court terme : énergie hydraulique et éolienne

    • A moyen terme : biomasse

    • A long terme : combustibles fossiles

    Nécessité de stocker l’énergie dans le contexte actuel: • Développement des énergies intermittentes

    • Fluctuations des consommations

    • Augmentation des productions décentralisées

    • Nouvelles technologies de communication

    Chapitre 7 : Le stockage d’énergie

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    Stockage sous forme d’énergie potentielle

    • Barrage hydraulique et pompage de l’eau vers un barrage pendantles heures creuses. Rendement 90%. Permet le stockage del’électricité

    • Compression de l’air et stockage de l’air comprimé dans undispositif géologique. Récupération par détente dans une turbine del’air comprimé. (Rendement 40% qui peut être augmenté parrécupération de la chaleur de compression ou en effectuant descompressions isothermes par l’intermédiaire d’un liquide)

    Stockage sous forme d’énergie cinétique

    • stockage par volant d’inertie (disque lourd) Pour accumuler l’énergieun moteur accélère le disque. L’énergie est récupérée en ralentissantle disque avec un frein/générateur d’électricité. Très utilisé pourrégulariser la fourniture d’énergie dans les moteurs thermiques.Développement en cours dans les transports urbains « électriques »

    Le stockage de l’énergie mécanique

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    Stockage par chaleur sensible. Dans ce cas l’énergie stockéedépend essentiellement de la capacité thermique du matériau etde l’élévation de température. L’eau est un très bon matériau «stockeur »

    Stockage par chaleur latente. C’est le changement de phase dumatériau qui permet le stockage de la chaleur latente. Le principalavantage est que les transformations se font à température quasi-

    constante (corps purs et mélanges). Le plus souvent on utilise latransition solide-liquide.

    Le stockage thermique

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    Type Energie stockée Puissance Temps de décharge Rendement du cycle

    Batterie au plomb chimique 1 kW – 10 MW Minutes - heures 60%

    Batterie Li-ion chimique 1kW – 100 kW Minutes - heures 90%

    Batterie àcirculation

    chimique 10 kW – 100 MW Heures 75%

    Pompagehydraulique

    mécanique 10 MW – 1000 MW Heures - jours 75%

    Air compriméTech. avancée

    mécanique 10 MW – 100 MW Heures 70%

    HydrogèneElectrolyse+pile àcombustible

    chimique 10 kW – 100 MW Heures -jours 50%

    Volant d’inertie mécanique 1 kW – 1 MW Secondes - minutes 90%

    Le stockage d’énergie : synthèse

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    Batterie au plomb 30 kWh/t (batterie complète)

    Batterie Li-ion 200 kWh/t (batterie complète)

    Batterie à circulation 33 kWh/t (produits chimiques)

    Eau pompée à 300m de haut 1 kWh/t (d’eau)

    Air comprimé à 100 bar 12 kWh/m 3 (volume du réservoir haute pression)

    Volant d’inertie à 300m/s 12 kWh/t

    Hydrogène stocké à 300 bars 900 kWh/m 3 (volume du réservoir haute pression)

    Eau chauffée à 100°C 116 kWh/t

    Refractaire chauffé à 1000°C 600 kWh/m 3 (volume du solide)

    La densité d’énergie

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