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http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.duesseldorf.de/umweltamt/energie/grafik/pv_scholl2.jpg&imgrefurl=http://www.duesseldorf.de/umweltamt/energie/index.shtml&h=290&w=384&sz=29&hl=fr&start=9&tbnid=KVWCmSG_j2wGHM:&tbnh=93&tbnw=123&prev=/images%3Fq%3DENERGIE%26svnum%3D10%26hl%3Dfr%26lr%3D%26sa%3DN8/13/2019 Cours nergie solaire M1
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Potentiel solaire en Algrie
La dure dinsolation sur la quasi totalit du territoire national dpasse les
2000 heures annuellement et peut atteindre les 3900 heures (hauts plateauxet Sahara).
Lnergie reue quotidiennement sur une surface horizontale de 1m2est de
l'ordre de 5 KWh sur la majeure partie du territoire national, soit prs de
1700 KWh/m2/an au Nord et 2263 kwh/m2/an au Sud du pays.
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Ce gisement solaire dpasse les 5 milliards de GWh
Potentiel solaire en Algrie
Rgions Rgionctire
Hauts Plateaux Sahara
Superficie (%) 4 10 86
Dure moyennedensoleillement
(Heures/an)
2650 3000 3500
Energie moyennereue (Kwh/m2/an)
1700 1900 2650
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Les avantages
Cest une nergie renouvelable qui contrairement des ides reues
peut tre utilise dans de nombreuses rgions. Lintrt de lnergiesolaire tient autant lensoleillement au m2qu la dure de son
utilisation (priode de chauffage longue).
Cest une nergie dont lutilisation ne pollue pas latmosphre. Elle
permet de diminuer de faon significative les missions des gaz effetde serre
Pour la production deau chaude sanitaire et pour le chauffage, les
cots dinstallation ne sont pas trs levs.
Energie solaire
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Les avantages
Aprs avoir recouvr les cots initiaux, lnergie manant
du soleil est pratiquement gratuite.
Selon la faon dont lnergie est utilise, les priodes de
rcupration peuvent tre trs courtes lorsquon les compareau cot des sources dnergie gnralement
utilises.
Energie solaire
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Energie solaire
Les limites
La nuit, la source dnergie nexiste plus, il faut donc
prvoir des systmes de stockage.
La production dlectricit partir du solaire est pour
l'instant encore assez coteuse car les cellules
photovoltaques sont chres fabriquer. La rentabilit
conomique des projets dpend du prix de rachat de
llectricit
Personnel local former pour linstallation, les rparations
et la maintenance du matriel
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Energie solaire
Les limites
Le rendement des panneaux solaires nest pas trs
bon. Il est actuellement compris entre 5 et 20%,
selon le type de cellules de silicium utilises.
Pour remplacer les nergies fossiles, lnergie
solaire ncessite des surfaces gigantesques.
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Types des capteur solaire
PANNEAU SOLAIRE PHOTOVOLTAQUE
LE SOLAIRE THERMIQUE
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PANNEAU SOLAIRE PHOTOVOLTAQUE
Solaire Photovoltaque:la transformation du rayonnement solaire en
nergie lectrique par une cellule photovoltaque. Plusieurs cellules sontrelies dans des modules qui sont regroups pour former une installation
solaire.
Leffet photovoltaque est un processus dans lequel deux matriaux
(type-n et type-p), qui sont troitement en contact, agissent comme une cellule
lectrique une fois heurte par la lumire ou par toute autre nergie radiante.
Une cellule photovoltaque est une diode optimise pour absorber des photons
du soleil et les convertir en nergie lectrique.
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ZONES ACTUELLES D UTILISATION
Satellite Pour Lobservation dela Terre : SPOT
SATELLITES ET STATIONS SPATIALES
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20 villages dans le sud Algriens
Pour une consommation par foyer estime entre un minimum denviron 1.5
kwh/jour et un maximum de 2 kWh/jour reprsentant la consommation de :
05 lampes
01 rfrigrateur
01 TV/radio
01 ventilateur
ZONES ACTUELLES D UTILISATION
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PANNEAU SOLAIRE THERMIQUE
Le solaire thermique : Consiste transformer le rayonnement solaire en
nergie thermique. Elle peut tre utilise pour chauffer directement. Les
rayons solaires sont concentrs dans un mme endroit .
Lnergie solaireest rcupre pour fournir de la chaleurpour la
production deau chaude, ou la climatisation.
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capteur solaire thermique.
EAU FROIDE
EAU CHAUDE
BALLON DE
STOCKAGE
CAPTEURS SOLAIRES
Qu'est ce qu'un capteur solaire thermique?C'est un quipement qui permet de transformer le
rayonnement solaire de courtes longueurs donde en chaleur.
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Diffrents types des capteurs solairesthermiques.
Le capteur tubes sous vide :
Constitu dune srie de tubes transparents
sous vide qui isolent labsorbeur
Le vide amliore lisolation contre les pertes
en convection.
les capteurs tubes sous vide peuvent atteindre des
tempratures extrmes de plus de 150C
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Diffrents types des capteurs solairesthermiques.
Le capteur plan non vitr:
il est constitu dun absorbeur sans caisse
ni vitrage, ce qui simplifie la fabrication et le
cot de fabrication
trs dpendant de la temprature de lair.
performant lt, il prsente une grande sensibilitau vent froid lhiver par son absence de vitrage.
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Diffrents types des capteurs solairesthermiques.
Le capteur plan vitr :
Il est constitu dune caisse isole couverte
par un vitrage. A lintrieur est plac
labsorbeur
labsorbeur est protg contre les dperditions
thermiques par un matriau isolant.
La vitre est quant elle faite de verre tremp trs rsistant, trs
transparente et spcialement conue pour prsenter un faible niveau de
rflexion afin demmagasiner un maximum de chaleur
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Les capteurs plans
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Les capteurs solaire thermique
En conclusion:
Le capteur plan est efficace dans les rgions bien
ensoleilles. Pour les pays froid, avec un ensoleillement
faible lhiver, la technologie des tubes sous vide avec des
rendements levs est conseiller.
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Rendement dun capteur plan
Les capteurs plans
Elments de construction
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Introduction
Principalement utiliss pour la production deau
chaude sanitaire (ECS) et le chauffage dhabitations.
Elments fondamentaux dans la transformation de
lnergie solaire en nergie thermique basse temprature .
Flux dnergie sur une surface situe au niveau de la mer
ne peut dpasser 1 kW/m2.
Cette nergie ne permet pas datteindre des tempratures
suprieures 100C .
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Surface absorbante
Surface absorbante?
Son rle est de transformer le
rayonnement solaire de courtes
longueurs donde en chaleur.
La fraction du rayonnement solaire
incident qui est absorb par lecapteur est appele facteur dabsorption
solaire ade la surface.Absorptivit
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Surface absorbante
Le complment 1 de cette
fraction correspond au facteur
de rflexion solaire rRflectivit
Dans la mesure o :
Plaque opaque, la transmissivitt
est nulle
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Surface absorbante
Absorbeur , en chauffant, rayonne dans linfrarouge.
Facteur de transmission infrarouge ou missivit e
Fraction dnergie effectivement rayonne sur lnergieque rayonnerait la surface considre comme un corpsnoir.
Lmittance E dune surface la temprature T scrit :
E = e s T4
O s = 567 8W/m2.K4.
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Les capteurs plans
On appelle slectivit le rapport du facteur dabsorption
solairea sur le facteur dmission infrarouge e
dans les application du chauffage solaire on cherche
obtenir une grande slectivit en augmentant la partie
absorbe du rayonnement solaire incident et en diminuant la
partie rflchie.
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SlectivitEtat de surface de diffrents matriaux a e a eCuivre poli 0,25 0,02 12,5
Filmplastique recouvert dor 0,30 0,03 10
Acier poli 0,63 0,09 7
Nikel brillant 0,34 0,07 4,86
Aluminium poli 0,10 0,04 2,5
Peinture noire (silicate) 0,97 0,88 1,10
Peinture aluminium 0,26 0,26 1
Peinture blanche (silicate) 0,14 0,90 0,16
OSR 0,11 0,83 0,13
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Fluide caloporteur
Pour vacuer la chaleur emmagasine sur la surface de
l absorbeur, on utilise :
leau
lair
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Fluide caloporteur
Les avantages de lair par rapport leau :
Pas de problme de gel lhiver ou dbullition lt.
Pas de problme de corrosion. Toute fuite est sans consquence.
Systme mettre en place est plus simple et plus
fiable.
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Fluide caloporteur
Les inconvnients :
Lair ne peut servir quau chauffage des locaux.
Le produit Cp est faible : Cp = 1225 J/m3.K pour lair contre
4,2. 106J/m3.K pour leau.
Les conduites doivent avoir une forte section pour laisser
passer un dbit suffisant compte tenu du point prcdent .
Les transferts thermiques sont moins bon quavec leau.
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Couverture transparente
Permet daccrotre sensiblement le rendement du convertisseur
par effet de serre.
Schma dun capteur avec une couverture transparente
Pour des tempratures suprieures 70C, on envisage
dinstaller un double vitrage.
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Matriau couverture transparente :
La plupart sont en verre mais on peut trouver aussi des produits de
synthse tel que :
polycarbonate, polymthacrylate ou polyester arm
Facteurs de transmission:
Le coefficient de transmission t = ta. tr
ta: Coefficient relatif labsorption dans le milieu transparent
tr: Coefficient relatif la rflexion partielle du rayonnement
incident
Couverture transparente
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Couverture transparente
Effet des multiples rflexions sur le facteur de transmission dune vitre
Elle constitue une lame
face parallles
Donc deux interfaces
lorigine de pertes par
rflexion
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Pour un systme avec N couvertures, on aura :
Coefficient de transmission due labsorption du milieu :
ke: coefficient dextinctionl : longueur parcourue par le rayonnement dans le milieu.
r
r=t
t
1N21
1
l.kexpea
=t
Couverture transparente
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Effet de serre
Un matriau transparent pour le rayonnement solaire
peut tre opaque au rayonnement infrarouge
rayonnement courtes longueurs donde, traverse le
matriau, chauffe la plaque absorbante et rayonne
dans les grandes longueurs donde(infrarouge).
Couverture transparente
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Isolant
Minimiser les pertes calorifiques du systme.
En avant, une lame dair (isolant).Limiter les transferts par convection.
Distance comprise entre 2 et 3 cm.
Partie arrire du capteur, une ou plusieurs couches
disolant, type laine de verre, polystyrne, mousse
polyurthane.
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Rendement dun capteur plan
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Bilan nergtique
est lnergie solaire absorbe par le capteur. est lnergie emmagasine dans le fluide
caloporteur (chauffage air chaud, ballon deauchaude).
est lnergie transfre vers lenvironnement(par convection et rayonnement)
est lnergie absorbe par le capteur
ncessaire la mise en temprature dusystme.
On a donc :
.*Q
.
uQ
.
aQ
.
tQ
t
.
a
.
u
.*
.
QQQQ =
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Energie transfre vers lenvironnement (par
convection et rayonnement)
.a
Q
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Puissance solaire absorbe par le capteur :
: coefficient de transmission solaire de la couverture
transparente calcul pour langledincidencedirect
: coefficient dabsorptionsolaire de la plaque
constituant la surface absorbante
Remarque : est variable selon que lonsintresseauflux solaire direct S*ou bien au flux solaire diffus D*
*
p
*
c
*
*.
..GQ at=
*
ct
*
pa
*
ct
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Nous ngligeons lnergie solaire absorbe par la vitre.
En fait, cette nergie nest pas nulle, on peut crire :
Rayonnement tombant sur une vitre est soit rflchi
soit absorb , soit transmis
Pour le rayonnement solaire de courte longueur donde, lafraction est trs faible (terme nglig)
1*c
*
c
*
c =tar
*
cr
*
ca
*
ct
*
ca
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Schma donnant les tempratures des diffrents lmentsintervenant dans la dtermination du rendement dun
capteur plan
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Analogie lectrique
Le flux thermique perdu avec lenvironnement peut tre
dtermin par une analogie lectrique
a
.
Q
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R1 Rsistance thermique entre la surface absorbante Tp
et la vitre Tc
Soit hc1et hr1: coefficients dchange relatifs respectivement
la convection et au rayonnement.
On a :
R2 Rsistance thermique entre la vitre et lextrieur Ta
On a :
R1 et R2tant en srie, la rsistance thermique vers lavant
du capteur
1r1c
1
hh
1R
=
2r2c
2
hh
1R
=
21av RRR =
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R1: Rsistance thermique de lisolant
li : Conductivit de lisolant
R2 : Rsistance thermique entre la face
externe de lisolant et lair ambiantEn gnral, cette rsistance peut tre
nglige.
La rsistance thermique arrire Rarscrit :
i
i'
1
eR
l=
'
2
'
1ar RRR =
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La similitude lectrique permet dcrire :
En utilisant les conductances thermiques :
Avec : et
R2 0
'
2
'
121arav RR
1
RR
1
R
1
R
1
R
1
==
arav KKK =
21
av
RR
1K
=
'
1
'
2
'
1
ar
R
1
RR
1K
=
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Le rendement instantan
Le rendement instantan scrit :
: Energie utile =: Eclairement solaire reu par le capteur
Le rendement optique du capteur :
*
u
.
G
Q=
u
.
Q a.*.
*G
*a
.
*
p
*
c*
a
.*.
*
u
.
G
Q.G
G
Q
at=
==
*
p
*
c
* .at=
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Le rendement instantan en rgime permanent
du capteur plan
K : conductance globale
*
ap*
G
TTK
=
Le rendement instantan
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Energie solaire
Energie oliennegothermie biomasse
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LES NERGIES NON-RENOUVELABLES.
Leurs sources dnergie sont limites dans laplante, elles ne se renouvellent pas assez rapidementvoire ne se renouvellent plus.
nergienuclaire
CharbonPtroleGaz Naturel
Elles sont bien implantes et permettentdes tarifs bas, mais renforcent leffet deserre
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LES NERGIES RENOUVELABLES.
Leurs sources dnergie se renouvellent assez rapidement.
nergiegothermique(gothermie)
nergiehydraulique
nergieolienne
nergiesolaire
Ces nergies ont leurs sources dans des phnomnes
naturels rguliers. Les moyens pour les capter sont chers
Elles sont considres comme inpuisables lchelle de lhomme.
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DATES D EPUISEMENT DES RSERVESDES NERGIES NON RENOUVELABLES.
(par rapport lvolution actuelle de la consommation)
2045
2075
2085
+2200
2000 2050 2100 2150 2200 2250
PETROLE
URANIUM
GAZ NATUREL
CHARBON
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O en sommes-nous aujourdhui ?
NUCLEAIRE
20%
AUTRES
ENERGIES
RENOUVELABLES
1%HYDRAULIQUE
18%
THERMIQUE
61%
Rpartition de la production mondiale d lectricit
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AVANTAGESet INCONVENIENTSde cesNOUVELLES NERGIES
nergies indpendantes des ressources fossiles
pas de rejet de substances polluantes
possibilit davoir de llectricit en site isol
production dlectricit pour matriel embarqu
cot du kW.h encore trop lev, rendement faible
habitude des sources d nergies traditionnelles
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NERGIE HYDRAULIQUE
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Energie rsultant du dplacement ou de laccumulation
dun fluide incompressible comme leau
Elle ne produit pas de polluants mais pour lexploiter il
faut investir une quantit considrable dargent
Elle est issue du cycle de leau.
NERGIE HYDRAULIQUE
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Ce dplacement produit un travail mcanique ( est
transforme en nergie mcanique) qui est soit:
Directement utilis sous forme dnergiemcanique (moulins eau)
Converti en nergie hydrolectrique (utilis pour
produire de lnergie lectrique)
Elle reprsente le 3% de la production nationaledlectricit
NERGIE HYDRAULIQUE
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Potentiel de lhydrolectricit
Quantits globales tombant sur le territoire algrien
sont importantes et estimes 65 milliards de m3,
Finalement profitent peu au pays :
nombre rduit de jours de prcipitation.
Concentration sur des espaces limits.
forte vaporation.
Evacuation rapide vers la mer.
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NERGIE EOLIENNE
http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Campo_de_Criptana_Molinos_de_Viento_1.jpg8/13/2019 Cours nergie solaire M1
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Energie du vent et plus spcifiquement, l'nergie tire du
vent au moyen d'un dispositif arognrateur comme une
olienne ou un moulin vent.
Actuellement, la puissance olienne totale installeen Algrie est insignifiante
http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Campo_de_Criptana_Molinos_de_Viento_1.jpg8/13/2019 Cours nergie solaire M1
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LAlgrie a un rgime de vent modr (2 6 m/s).
Ce potentiel nergtique convient parfaitement
pour le pompage de leauparticulirement sur les
Hauts Plateaux.
Potentiel olien
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ENERGIE GEOTHERMIQUE
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Energie issue de la chaleur du sous-sol de la Terre produite par la
prsence du magma endessous de la crote terrestre.
La gothermie est la rcupration de cette chaleur dans le sol.
Il y a 3 types de gothermie:
A haute nergie (150-400): production dlectricit.
A basse nergie(70-150): production de chaleur.
A trs basse nergie(20-50): production de chaleur.
Cest une nergie renouvelable condition que leau chaude
souterraine soit exploite avec modration, car elle ne se rchauffe
que lentement.entement.
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Potentiel de lnergie gothermique
Plus de deux cent (200) sources chaudes ont t inventories
dans la partie Nord du Pays.
Un tiers environ (33%) dentre elles ont des tempratures
suprieures 45C. Il existe des sources hautes tempraturespouvant atteindre 118C Biskra.
Des tudes sur le gradient thermique ont permis didentifier trois
zones dont le gradient dpasse les 5C/100m
Zone de Relizane et Mascara
Zone de Ane Boucif et Sidi Assa
Zone de Guelma et Djebel El Onk
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LA BIOMASSE
La biomasse (ensemble de la matire vgtale) est
une vritable rserve dnergie, capte partir du
soleil grce la photosynthse.
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Electricit ou chauffagepar combustion directe.
Biogaz obtenu par fermentation.
Alcool ou biocarburant ( partir de canne sucre,crales, betteraves etc.).
LA BIOMASSE
on peut obtenir de lnergie sous diffrentes formes :
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Le potentiel de la biomasse
Le potentiel actuel est valu environ 37 Millions de TEP (Tonnes
quivalent ptrole).
Le potentiel rcuprable est de l'ordre 3,7 Millions de TEP. Le taux de
rcupration actuel est de l'ordre de 10%.
Potentiel de la fort
5 millions de tonnes de dchets urbains et agricoles ne sont
pas recycls. Ce potentiel reprsente un gisement de l'ordre de
1.33 millions de Tep/an
Potentiel nergtique des dchets urbains et agricoles
8/13/2019 Cours nergie solaire M1
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LA CHASSE AU GASPILLAGE
Quelle est lnergie la plus renouvelable, la
moins chre et la moins polluante ?
Lnergie quon ne
consomme pas !!!
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