Transcript Le Solaire

Chaleur
Le Solaire
Effet photoélectrique
Ressources
renouvelables
• Énergie solaire (dont hydroélectricité)
• Énergie éolienne
• Énergie géothermique
•Énergies de la mer (chaleur, vague, marée, etc.)
• Valorisation des énergies «résiduelles» (eaux,
résidus de biomasse, etc.)
• Réduction des besoins par les économies
d ’énergie
Effets thermiques
AIR
Effets météorologiques
•Circulation générale des masses
d ’air
vent
•Précipitations
hydroélectricité
•Vents
Vagues systèmes oscillants
•Évaporation hydroélectricité
Effets thermiques
MER
Radiations
photons UV,
visible, IR
Fusion de
l ’hydrogène
au cœur du
Soleil
Radiations électromagnétiques
Énergie solaire
TERRE
Bioconversion
Effets thermiques
•Courants marinsturbines ancrées
•Gradients thermiques centrales
thermiques à basse température
•Biomasse marine
biotechnologies
•Biomasse terrestre
•Cellules photoélectriques
•Évaporation hydroélectricité
•Capteurs solaires
Les variations de la constante solaire
1. Selon des cycles de 11 ans
La Recherche, avril 02, p.17
Les variations de la constante solaire
Le «petit âge glaciaire» de 1550 à
1850, a succédé à un optimium
médiéval, période plus chaude
centrée sur le XIIième siècle
Les minima (noms de scientifiques)
1. Wolf
2. Spörer
3. Mauder
4. Dalton
La Recherche, avril 02, p.17
Les variations de la constante solaire
Le minimum de Maunder
entre 1645 et 1715 est le
plus connu
Les minima (noms de scientifiques)
1. Wolf
2. Spörer
3. Mauder
4. Dalton
La Recherche, avril 02, p.17
Le solaire
moyenne janvier
1984-1993
moyenne avril
1984-1993
Les réserves d ’hydroélectricité
18000
16443
14000
Potentiel théorique
TWh/ an
>40 704
12000
Techniquement faisable
>14 379
16000
10000
8000
6891
6818
6000
4875
5392
3876
4000
2792
1888
2706
1668
2000
688
218
596232
M
oy
an
ie
cé
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en
0O
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An 2000
du
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735,6
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TWh/ an
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711,2
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Am
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Af
riq
ue
L’hydroélectricité
An 2000
567,7
496
73
8,4
41,9
L’hydroélectricité
An 2000
TWh/ an
40700
(3,6 1015 joules/ an)
Autres avantages?
• moins de GES que les autres filières
• contrôle des crues
• réserves d ’eau potable et d ’irrigation
• amélioration de la navigation
• développement récréo-touristique ?
14400
8000
2633
Potentiel
théorique
Techniquement
faisable
Économiquement production - 2000
réalisable
Le solaire
Puissance photovoltaïque installée
300
272,7
MW
An 2000
Japon
250
200
136
150
États-Unis
145,6
Allemagne
100
50
25,3
8
5,5
0,55
O
cé
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0
Le solaire
Puissance solaire installée de 1993 à 2000
L ’énergie Solaire:
l ’énergie des paradoxes
Des données de l ’énergie incidente à l’extérieur de
l ’atmosphère :
•15 000 fois les besoins des humains
•6% plus d ’illumination l’hiver (le nôtre) que l’été
Un paradoxe, sous forme de Lapalissade:
•C’est l’hiver qu’il fait froid
Un constat:
•Le nombre d’heures exploitable (t) et la puissance moyenne (W/m²) de
Soleil sont faibles à Montréal,
•Par conséquent, l’énergie solaire est peu importante, E= P(w/m²) . t
L ’énergie Solaire
800
800
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juillet
700
Puissance solaire (W/m²)
600
700
Juillet
600
500
500
400
400
300
300
200
200
100
100
Puissance à midi
0
0
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Janvier
Heure du jour
À Montréal
Juillet
Décembre
L ’énergie Solaire
• Nombre d ’heures/année: 8760 h
• Nombre d ’heures de jour  4400 h
• Nombre d ’heures d’ensoleillement  2000 h (Montréal)
• Ensoleillement: < 45% de la journée
•Taux de cueillette maximale < 23% du temps
•Puissance maximale moyenne  500W/m²
Le stockage?
• au quotidien
• saisonnier
La mesure du flux solaire
Fournelle Énergie Technologie
Séparation du circuit cueillette de
l’énergie du circuit caloporteur
• flexibilité dans le design de
l’ensemble
• échangeurs à l’abri des fuites
• diminution de la résistance
hydraulique
• entretien facilité
Rappel:
1 tec = 2,9 1010 J
Diviser le chiffre d’apport
énergétique par 30 pour
avoir un équivalent de «kilo
de charbon économisé»
Le premier four solaire haute température : 1946-49
Odeillo: 1971-76
Puissance de 1000 Kw
63 héliostats sur 8 terrasses
Concentration de 1000W/cm²
Température de 800 à 2500 oC,
maximum de 3 800 oC
Ensoleillement de 3000h/an
La centrale solaire THÉMIS (2,5 MWE)
Production : 17 030 kWh/j
Puissance maximale: 2 500 kW
Consommation propre: 200 kW
Tenus au vent: 160 kmh
Caloporteur: sels fondus
THEMIS (site de Targasonne)
Spécifiquement construite pour la production d’électricité,
en production de juin 1983 à septembre 1986; transformée
en laboratoire d’astrophysique
THEMIS
Tour de refroidissement
à air forcé
Le Soleil d’Espagne
Le Solaire : chaleur
Québec Science, nov.02, p. 15
3 fois la hauteur de la tour du CN, 180 m
de diamètre, 32 éoliennes
Le Solaire : chaleur
Projet OTEC
Four solaire domestique
Tous les modèles se retrouvent sur http://solarcooking.org/
Four solaire domestique
Four solaire domestique
Four solaire domestique
Burkina Faso
Four solaire domestique
www.stirlingengine.com/
Moteur Stirling
Moteur Stirling solaire?
L’héliostat, collecteur solaire,
formé de miroir parabolique,
concentre les rayons solaires
sur un récepteur en acier
inoxidable où la température
peut atteindre 650 0C.
Ce récepteur peut-être la
source de chaleur du moteur
Stirling.
«Idealab inc.»,
Bill Gross
innovateur
Discover, août 03, p. 52-59
Le Solaire
photo-électrique
Phare de Cap Gaspé (L..S. 1984)
Le Solaire
photo-électrique
Le Solaire
L ’énergie Solaire
(adaptée au Québec)
% d ’énergie réfléchie et diffusée
Mon pays ce n ’est pas un pays c ’est l ’hiver !
La réflectivité de la neige
90
80
70
60
50
0
2
4
6
8
10
Jours sur le sol
La réflectivité et le % d’énergie réfléchie sont
d’autant plus grand que le soleil est plus bas sur
l’horizon. L’hiver le soleil est bas sur l ’horizon.
Au Québec, la neige peut être utilisée comme
réflecteur d’énergie solaire (+20% pour un
capteur vertical « mural»)
Le Solaire
«passif»
Le Solaire «passif»
saison fraîche
Le Solaire «passif»
Été
Systèmes Solaires,déc89-janv.90, p.55
Principe: Dans un mur classique la plus grande
partie du rayonnement solaire est perdue par
convexion et radiation vers l’extérieur
Le rayonnement solaire traverse l’isolant
transparent et est absorbé par le mur qui
devient réservoir de chaleur; chaleur qu’il
retransmet en partie vers l’intérieur avec un
déphasage dans le temps vers les heures sans
soleil.
Les matériaux: polymères
organiques transparents mis en
forme de srtucture anti-convective
(alvéolée). Une vitre protège
généralement l’isolant.
800-773-7652
L’énergie de la biomasse
L’énergie de la biomasse