Electricité solaire/ Pompage solaire
Solaire thermique
Fiche ER 1 : Production d'électricité
- L'électricité photovoltaïque
 | C'est une solution simple, performante dés lors que les consommations d'électricité sont bien maîtrisées. Cette solution peut être mise en oeuvre facilement, un moindre ensoleillement étant compensé par une surface plus importante de modules. Atout : modularité et silence. Faiblesse : le stockage des batteries. Un conseil : pour les petites puissances utiliser au maximum des appareils fonctionnant en courant continu (éclairage, réfrigérateur, TV, HIFI). |
- Les aérogénérateurs
 | Les aérogénérateurs peuvent produire du courant continu (petites puissances) ou alternatif. Pour des puissances inférieures à 5 kW, un stockage sur batteries est nécessaire. Le site doit être dégagé (pas d'obstacle à proximité) et la vitesse moyenne annuelle du vent supérieure à 5 m/s. Atout : une grande variété de puissances. Faiblesse : installation soumise à des contraintes mécaniques importantes. Un conseil : la bonne connaissance du site est indipensable. |
- Les micro-centrales hydrauliques
 | S'il existe une ressource en eau disponible en permanence, une solution hydraulique peut s'envisager. De 50W à plusieurs kW, de nombreuses turbines fonctionnent entre 2 et 200 m de hauteur de charge. Les petites installations (inférieures à 300 W) peuvent se brancher directement sur des canalisations d'eau existantes. Atout : une grande variété de matériel. Attention : les débits d'eau varient dans l'année ! |
Fiche ES 1 : Les kits
Lorsque les besoins électriques se limitent à l'éclairage par quelques points lumineux, un générateur solaire compact livré en kit est le mieux adapté.
La mise en oeuvre de ce type de générateur est très simple et peut se limiter au branchement de 2 prises et à l'installation des points lumineux.
En effet, le générateur solaire est livré en ordre de marche et peut être posé au sol, sans fixation particulière.
 | Fonctionnement Le coffre polyester contient la batterie et le régulateur. |
| Exemples d'application | |
Cabanes de bergers Besoins : éclairage (2 à 5 points, CB radio), clôture électrique, radiocassette, soit 50 à 100 Wh/jour Solution : 1 module PV (50 Wc) fournissant du courant continu 12 Volt, 1 batterie 12V - 100 Ah Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) | Jasseries de montagne Parc Régional du LIVRADOIS FOREZ |
| A savoir | |
| deux utilisations types en été | |
un kit 1 module permet le fonctionnement de... | un kit 2 modules permet le fonctionnement de... |
| 1 FLUO 13 W | 2 h / jour | 2 FLU0 13 W | 2 h / jour |
| 1 FLU0 8 W | 2 h / jour | 1 FLUO 8 W | 2 h / jour |
| 1 radiocassette | 2 h / jour | 1 TV 12 V petit écran (35 W) | 2 h / jour |
| 1 clôture électrique | 24h/24 | 1 clôture électrique | 24h/24 |
| 1 CB | 1/2 h / jour | 1 halogène 10 W | 2 h / jour |
| 1 CB | 1/2 h / jour |
Fiche ST 1 : Eau chaude - Chauffage
Les capteurs disponibles aujourd'hui sont très performants pour autant qu'ils fonctionnent à basse température.
Ainsi pour le chauffage, il convient d'utiliser la technique du plancher chauffant appelé dans ce cas plancher solaire direct «PSD». Un plancher chauffant a la même efficacité à une température de 25° qu'un radiateur fonctionnant à 50°C.
De la même façon, pour l'eau chaude sanitaire, il est plus facile de chauffer 5001 d'eau à 45° que 2001 à 65°.
Dans ces deux exemples, la surface de capteurs nécessaire est environ deux fois moins importante pour une efficacité équivalente.
 | Fonctionnement Dès que la température des capteurs est supérieure à la température du plancher ou de l'eau sanitaire, le circulateur est automatiquement mis en service. L'énergie solaire est alors accumulée soit dans le plancher chauffant, qui la restituera lentement, soit dans le ballon d'eau chaude sanitaire et sera utilisée à la demande. En été, toute l'énergie est dirigée vers le ballon d'eau chaude sanitaire. |
| Exemples d'application | |
Refuge du Club Alpin Français Besoins : chauffage partiel du refuge Solution : 18 m2 de capteurs thermiques Coût : | Cas particulier de ce refuge : Cette solution appelée «régulation au fil du soleil» , spécifique aux batiments non reliés au réseau électrique, assure un fonctionnement optimal de l'installation. Résultats obtenus : |
Fiche ER 2 : Le soleil : source de chaleur
- Apports solaires passifs : les vitrages
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| 10 m2 de vitrage exposé au Sud apportent 1000 à 2000 kWh pendant la période de chauffage. Un double vitrage limite les déperditions thermiques et procure un plus grand confort (pas de condensation, moins de bruit). | Les besoins de chauffage d'une habitation familiale varie entre 10000 et 20000 kWh/an. Les apports solaires passifs peuvent couvrir 10 à 25% des besoins. |
- Apports solaires actifs : les capteurs solaires
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| Pour l'eau chaude sanitaire, 4 m2 de capteurs exposés au Sud peuvent produire 1200 et 2400 kWh par an. L'inclinaIson optimale est comprise entre 30 et 45°. Pour le chauffage, 10 012 de capte urs exposés au Sud peuvent produire entre 2500 et 4500 kWh par an. L'été, ils produiront l'eau chaude sanitaire nécessaire. L'inclinaison optimale est comprise entre 45° et 60°. | Les besoins d'eau chaude sanitaire pour une famille de 5 personnes sont voisins de 3000 kWh/an. Les apports solaires actifs peuvent couvrir 40 à 70% de ces besoins. Les besoins de chauffage d'une habitation familiale varient entre 10000 et 20 000 kWh/an. Les apports solaires actifs peuvent couvrir 20% à 40% de ces besoins. |
Fiche ES 2 : Petit habitat isolé
Un générateur solaire permet de fournir l'énergie électrique aux habitations isolées sans branchement au réseau EDF.
L'électricité produite doit être réservée aux usages peu consommateurs d'énergie et exclut tout application de chauffage.
La facilité de mise en oeuvre de ces installations permet, après une étude minutieuse des besoins, d'optimiser le générateur solaire et de proposer des solutions d'autant plus intéressantes que le bâtiment est éloigné du réseau et que les besoins en énergie sont faibles.
 | Fonctionnement Le régulateur est le garant du bon fonctionnement de l'installation et permet de visualiser son état |
| Exemples d'application | |
Petits refuges
Besoins : éclairage (10 à 20 points), radiocassette, radiotéléphone, conservateur 200 l, soit 1000 Wh/jour
Solution : 8 à 12 modules PV (400 à 600 Wc) fournissant du courant continu 24 Volt, 4 batteries 6 V - 400 Ah Coût : | Habitation à usage intermittent
Parc Régional des VOLCANS d'AUVERGNE Besoins : éclairage (7 points), radiocassette, réfrigérateur 2001, soit 600 Wh/jour
Solution : 4 modules PV 180 Wc fournissant du courant continu 24 Volt, 4 batteries 6 V - 200 Ah
Coût : |
Fiche ER 3 : Le bois : source de chaleur
- Poêle à bois - Insert
| Applications |
| Appareil le plus rustique après la cheminée, il procurera très simplement une chaleur appréciable. Pas de risque de panne excepté celui du bois, ... Autonomie: quelques heures. La puissance calorifique moyenne est de 10 kW. Investissement appareil de chauffage : moins de 5000 F. |  |
- Cuisinière à bois
| Cet appareil peut assurer plusieurs fonctions : - le chauffage direct de la pièce dans laquelle il a été installé, la cuisson des aliments (plaques et four), - le chauffage par radiateurs, - la production d'eau chaude sanitaire, - l'élimination des déchets ménagers par incinération. La puissance calorifique moyenne est de 20 kW. Investissement cuisinière : 15 000 à 20 000 F. |  |
- Chaudière à bûches
Ce type de chaudière permet le chauffage par radiateurs et la production d'eau chaude sanitaire. Divers types de fonctionnement : Tirage naturel : l'air de combustion passe par un volet manuel, Tirage forcé : l'air est déplacé par un ventilateur. Ce dernier type de fonctionnement permet l'utilisation de bois plus humide. Investissement chaudière : 20 000 à 100 000 F. |  |
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Ce type de chaudière permet le chauffage par radiateurs et la production d'eau chaude sanitaire. Le déchet de bois est de la plaquette, de la sciure ou des écorces. Investissement chaudière seule : 200 000 à 1000000 F. Auxiliaires à prévoir (silos de stockage, système d'alimentation... ). Le coût d'une chaufferie bois de 1000 kW est compris entre 1 500000 et 2 500 000 F. |
Fiche ES 3 : Secteur résidentiel, touristique et agricole
Un générateur solaire produit de l'énergie en quantité limitée fonction de la surface exposée et de l'ensoleillement sous une tension de 24V. Dans certains cas, il est nécessaire de disposer d'électricité en 220V pour alimenter des appareils tels que robots électroménagers, pompe de chauffage, outillage, brûleur de chaudière...
Un onduleur et une énergie d'appoint sont alors nécessaires.
Un groupe électrogène permettra de disposer d'énergie en quantité importante dès sa mise en service.
 | Fonctionnement Les batteries sont chargées par le générateur solaire et par le groupe électrogène lors de son fonctionnement. La fourniture d'électricité en 220V est obtenue depuis : - le groupe électrogène, Le régulateur donne priorité au fonctionnement du générateur solaire. Un voltmètre permet de visualiser l'état de charge des batteries. |
| Exemples d'application | |
Foyer de ski de fond Parc Régional du LIVRADOIS FOREZ
Besoins : éclairage (10 points), radiocassette, électroménager, réfrigérateur nov, brûleur chaudière, circulateur de chauffage, soit 2000 à 4000 Wh/j Solution : 16 modules PV (750 Wc) fournissant du courant continu 24V pour 12 batteries 2V - 700 Ah Coût : | Ferme Parc Régional des VOLCANS d'AUVERGNE
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Fiche ES 4 : Communication
La communication par radio entre les gardes d'un Parc et un secteur, une exposition ouverte au public agrémentée par des spots ou un audiovisuel, l'illumination d'un monument, autant d'éléments de sécurité et de qualité accessibles grâce à l'électricité solaire.
Dans le cas d'une exposition, une information privilégiée sur l'énergie solaire pourra être judicieusement transmise.
 | Fonctionnement Les modules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en électricité (courant continu). Grâce aux batteries, cette énergie est disponible à tout moment pour alimenter des appareils performants, peu consommateurs d'énergie. Un régulateur permet de protéger les batteries en évitant toute surcharge ou décharge profonde. |
| Exemples d'application | ||
| Musée exposition Parc Régional du QUEYRAS | Illumination d'une chapelle HAUTES ALPES | Relais radio Parc National des ECRINS |
| Besoins : éclairage (spots halogènes et appliques fluos), audiovisuel, électro-ménager, soit 3000 à 4000 Wh/jour Utilisation estivale | Besoins : 2 projecteurs à vapeur de sodium basse pression fonctionnant 3 h/j, soit 250 Wh/jour Utilisation permanente | Besoins : 1 relais d'inter communication entre base et radio portables, soit 50 à 100 Wh/jour Utilisation permanente |
| Solution : 28 modules PV (1400 Wc) fournissant du courant continu 24 Volt, 12 batteries 2V - 1400 Ah | Solution : 4 modules PV (200 Wc) fournissant du courant continu 24 Volt, 2 batteries 12 V - 150 Ah | Solution : 1 module PV (50 Wc) fournissant du courant continu 12 Volt, 2 batteries 6 V - 150 Ah |
| Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel 225 U Installation : 30 U | Coût : (1"U"= 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 35 U Installation : 8 U | Coût : (1"U"= 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 8 U Installation : 3 U |
Fiche ES 5 : Environnement
Remise en eau de marais, alimentation en eau de passes à civelles (jeunes anguilles), deux applications inédites rendues possibles grâce à des générateurs solaires.
Avec ou sans batterie, de quelques centaines à quelques milliers de litres à l'heure, toute une gamme de pompes de surface est disponible.
Ainsi à partir d'étangs, de rivières ou de puits, des systèmes de pompage solaire permettent d'irriguer ou de disposer d'eau pour des animaux. Maraîchage, activités pastorale ou piscicole, le pompage solaire est une solution respectueuse de l'environnement qui participe au développement économique.
 | Fonctionnement Le générateur solaire alimente les batteries pendant la journée. Un régulateur limite la charge et la décharge des batteries. La pompe fonctionne sous courant continu 12 ou 24V. Dans le cas des passes à civelles, la mise en service de la pompe s'effectue automatiquement grâce à un intercrépusculaire. L'arrêt est réalisé à partir d'une minuterie. |
| Exemples d'application | |
Remise en eau d'un marais Besoins : 50000 m3/an
Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 160 U Installation : 20 U | Alimentation en eau de passes à civelles Parc Régional du MARAIS POITEVIN Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 16 U (pompe comprise) Installation : 5 U |
Fiche ES 6 : Alimentation en eau potable
Le tarissement de certaines sources implique souvent la recherche d'eau par forage ou en montagne par captage d'autres sources et éventuellement relevage.
Certains terrain riche en eau sont dépourvu d'alimentation en électricité.
Si les besoins restent modestes (de quelque ml à quelque dizaines de m3 par jour), le différent modèle de pompe permettront de mettre en oeuvre la solution adaptée.
Dans certains cas, il sera possible de remplacer le stockage d'énergie électrique (batteries) par un réservoir de stockage d'eau.
 | Fonctionnement Les modules photovoltaïques alimentent directement une pompe électrique. Son fonctionnement est dit au « fil du soleil ». L'adéquation entre les besoins et les disponibilités solaires (absence de pluie) justifie le recours à cette technique. L'eau pompée est stockée dans un réservoir tampon dont le volume est calculé en fonction du nombre de jours d'autonomie souhaitée. |
| Exemples d'application | ||
| Pompe domestique immergée courant continu Parc Régional de CORSE | Pompe refoulante courant continu Parc Régional du QUEYRAS | Pompe refoulante courant alternatif Parc National des ECRINS |
| Besoins : 1 à 2 m3/j Nappe phréatique à moins de 15 m Hauteur totale de refoulement = 20 m Utilisation estivale | Besoins : 2 m3/j Captage d'une source Hauteur totale de refoulement = 100 m Utilisation estivale | Besoins : 2 à 4 m3/j Eau de torrent Hauteur totale de refoulement = 90 m Utilisation estivale |
| Solution : 2 modules PV(100 Wc) fournissant du courant continu 24 Volt Fonctionnement «au fil du soleil» | Solution : 8 modules PV (400 Wc) fournissant du courant continu 24 Volt, 16 batteries CdNi 1,2 V-50 Ah | Solution : 24 modules PV fournissant du courant alternatif 380V par l'intermédiaire d'un onduleur; batteries en tampon Groupe électrogène en appoint |
| Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 16 U Installation : 9 U | Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 80 U Installation : 20 U | Coût : (1"U" = 1000 F HT valeur 1992) Matériel : 210 U Installation : 30 U |