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 marinsturbines 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 O en 0O ri en t pe Eu ro A sie Su d d iq ue du N or A m ér iq ue du A m ér A fr i qu e 0 An 2000 du N M cé an ie nt rie 735,6 O oy en 0O TWh/ an Eu ro pe 711,2 As ie or d Am ér iq ue du Su d Am ér iq ue 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 an ie e M oy en -O rie nt Eu ro p u ue d As ie Su d or d N Am ér iq u ue d Am ér iq Af riq ue 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