JOURNÉE STOCKAGE D’ENERGIE POUR L’HABITAT

21/10/09

Projet Paritech - Stockage d’énergie pour l’habitat

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Introduction Charbon Réserves mondiales d’énergie en années Gaz naturel Pétrole 40

200

60

Résidentiel-Tertiaire

29,1

2

42,6

Industrie Agriculture

26,3 Transports

Répartition de la consommation d’énergie primaire française par secteur d’activité 21/10/09

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Objectif du projet •

Concevoir une maison relativement économe en énergie

•

La munir de moyen de stockage d’énergie disponible sur le marché pour la rendre énergétiquement autonome

•

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-

Stockage intermittent : palier une absence d’apport d’énergie durant quelques jours

-

Stockage saisonnier : stocker l’été l’énergie utilisée l’hiver

Evaluer la possibilité de rendre cette maison à énergie positive sur différents sites

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Plan I)

Situation de référence

II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique III) Energie d’appoint renouvelable IV) Stockage saisonnier V) Vers une maison à énergie positive…

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I) Situation de référence

Maison de référence - Maison économe en énergie

- Maison de environ 100 m2 - Modélisation sur logiciel COMFIE

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I) Situation de référence

Scenarii de consommation retenus Un scénario d’occupation fondé sur un couple avec 2 enfants et température intérieure de 18°C Electricité : 2500kWh/an 2 scénarii de chauffage : Sans doubleflux ni occultations

Avec doubleflux et occultations

30kWh/m2

10kWh/m2

2 scénarii d’eau chaude sanitaire : Econome

Standard

20L/jour/pers

50L/jour/pers

5,5kWh/jour

14kWh/jour

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I) Situation de référence

Sites retenus et besoin en chauffage • 5 sites pour 5 types de climat différents : - Nancy : climat continental - Trappes : climat intermédiaire - Rennes : climat océanique -Mâcon : climat intermédiaire - Nice : climat méditerranéen

• Données météorologiques issues du logiciel COMFIE : données TRY 21/10/09

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

Installation solaire thermique • Installation pour couvrir les besoins en chaleur (chauffage et ECS) • Nécessité d’un Système Solaire Combiné (SSC) - Chauffage par Plancher Solaire Direct (PSD) - Ballon d’eau chaude : H1000/200L de la marque Soltec et 16m2 de capteurs solaires

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

Calcul de l’énergie produite • Modélisation des pertes : - Température dans le ballon : 60°C - Coefficient de déperdition thermique :

• Energie fournie par les capteurs : - Facteur de conversion : - Coefficient de perte :

= 0,55 = 0,76

- Rayonnement solaire direct : Gb=Gbh - Puissance fournie :

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

Programme de calcul développé • Programme organisé en plusieurs blocs et adaptable à tout site dont on a les données météorologiques : - Bloc « Données COMFIE » : Données météorologiques et besoin en chauffage et en climatisation - Bloc « Données installations solaires » : Caractéristiques du chauffeeau solaire - Bloc « MACON » : Boîte noire où figurent les résultats - Bloc « Résultats » : Ensemble des résultats et tableau récapitulatif - Blocs de post-traitement : ensemble de graphiques synthétisant les principaux résultats

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

Interprétation des résultats • Comparaison entre les scénarii de chauffage et d’ECS : - scénario économe en chauffage : fraction solaire importante - scénario économe en ECS : fraction solaire faible

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

Interprétation des résultats • Comparaison entre les différents sites : - Comparaison possible entre les différents climats - Temps de retour raisonnable (20 ans) pour un scénario standard d’ECS

- Fraction solaire très importante pour Nice

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II) Stockage intermittent et énergie solaire thermique

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III) Energie d’appoint

Energie d’appoint renouvelable Capacités de production et besoins, pour une maison de 4 personnes Bois de chauffage

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Incinération des ordures ménagères combustibles

Méthanisation des ordures ménagères putrescibles

Méthanisation de Besoins en énergie 20% des déchets d’appoint à Nancy agricoles

Stockage d’énergie 2933 pour l’habitat 3200 kWh/anProjet Paritech 2520- kWh/an kWh/an

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18 1543 kWh / an

18

IV) Stockage saisonnier

Stockage saisonnier • Stockage par chaleur sensible • Stockage par chaleur latente Capacité de stockage par chaleur latente de différents matériaux en kJ/m3

111 77 65 40 Na2SO4 21/10/09 21/10/2009

CH3COONa

Na2S2O3

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Eau (chaleur sensible) 19

IV) Stockage saisonnier

Stockage saisonnier • Stockage par adsorption

• Conclusion – Adsorption :

250 kWh/m3

– Chaleur latente :

50 à 80 kWh/m3

– Chaleur sensible : 60 kWh/m3 21/10/09 21/10/2009

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V) Vers une maison à énergie positive

Production d’électricité • Tout ce qui a été envisagé jusqu’ici : production de chaleur • Nécessité de produire au 2500kWh/an d’électricité pour obtenir une maison à énergie positive • Piste la plus classique : solaire photovoltaïque (ajouté à la feuille de calcul)

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V) Vers une maison à énergie positive

Energie éolienne • Eolienne à axe vertical • Calcul avec données de Météo France • Résultats peu concluants individuellement mais à cumuler

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Macon

Trappes

Marignane

Strasbourg

Energie moyenne annuelle en kWh

808

740

6840

2340

Moyenne mensuelle en 2008 en kWh

61

62

544

195

Moyenne semaine en 2008 en kWh

13,7

14,1

515,1

44,2

Minimum semaine en 2008 en kWh

7,9

6,8

3,9

4,6

Nombre de semaines < 44kWh

52

52

5

31

Temps de retour en années

148

162

18

51

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Projet Paritech - Stockage 22 d’énergie pour l’habitat

V) Vers une maison à énergie positive

Production d’électricité Production annuelle d’électricité photovoltaïque et éolienne en kWh

photovoltaïque 3100

1700

2300

2200

éolien

1600 1600 800

Mâcon

21/10/09 21/10/2009

700

Trappes

Nice

Nancy

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Conclusion

Maison passive en Autriche Maison passive en Allemagne

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