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Institut National Polytechnique de Toulouse

ENSAT – ENSEEIHT – ENSIACET

Année 2007-2008 ______________________________________________________________________________

Bureau d'étude Industriel Énergie Renouvelable et

Environnement BEIERE

Indépendance énergétique des PME :

Application à l'entreprise Fonty, filature du Rougnat

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Tuteurs: Jean-Denis AZNARD (Fonty) Dominique ASTRUC Rachid ABABOU Gérald DEBENEST Sèverine JEAN Alexei STOUKOV Philippe BEHRA

Par Marie-Célestine AYANOU Martin AYESTARAN Agathe CHOUIPPE Ion ETXARRI SANGUESA Florent LOBLIGEOIS Alberto SANCHEZ-ESTECHA Olivier TEXIER

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I. Table des matières

INTRODUCTION ..................................................................................................................9

CHAPITRE 1 : L'Entreprise Fonty......................................................................................10

II. Présentation de l'entreprise ...................................................................................11

A. Fonty...................................................................................................................11

B. La laine ..................................................................................................................11

C. Les bâtiments ....................................................................................................13

III. La consommation de Fonty...................................................................................16

CHAPITRE 2 : Les Energies Renouvelables..........................................................17

IV. ......................................................................................................................................19

V. Énergie solaire ..........................................................................................................19

A. Solaire thermique .............................................................................................20

B. Panneaux solaires photovoltaïque ...................................................................28

1. LE SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE.......................................................................29

2. OPTIONS.............................................................................................................32

VI. La géothermie......................................................................................................33

A. Les différents types de géothermie...............................................................34

B. Les différents systèmes d'exploitation...............................................................35

VII. L’énergie éolienne...............................................................................................37

A. De l’énergie cinétique à l’énergie mécanique..........................................38

B. De l’énergie mécanique à l’énergie électrique ............................................42

1. Connexion au réseau et stockage d’électricité.........................................43

C. Les différents paramètres................................................................................45

1. Le vent ...............................................................................................................45

2. Mesure du vent :...............................................................................................47

3. La Topographie ................................................................................................50

CHAPITRE 3 : Economie d’Energie................................................................................52

I. Bilan énergétique et économique actuel de l'entreprise ................................54

A. Bilan des dépenses d'énergie actuel ...........................................................54

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B. Bilan du besoin réel d'énergie actuel...............................................................56

1. Besoin énergétique pour le chauffage l'eau ..............................................56

2. Demande énergétique pour le séchage de la laine ................................56

3. Chauffage de la filature .................................................................................57

II. Economie d’énergie ...............................................................................................59

A. Estimation et recherche des pertes d’énergie............................................59

B. Estimation de rendement de la chaudière .....................................................62

C. Estimation des circuits de tuyaux...................................................................62

D. Chauffage bâtiment .......................................................................................63

E. Rejets d’air et d’eau chauds .............................................................................64

III. Solutions.....................................................................................................................64

A. Chaudière .........................................................................................................64

B. Tuyaux....................................................................................................................64

C. Chauffage bâtiment .......................................................................................68

D. Rejet d’air (recyclage de l’air).......................................................................70

IV. Quantité de pétrole ...............................................................................................70

V. Etude réglementaire ...............................................................................................72

A. La règlementation ...........................................................................................72

1. Concernant la chaudière...............................................................................72

2. Concernant les bâtiments ..............................................................................72

3. Concernant les isolants: laine de verre et polystyrène extrudé ...............73

4. Concernant les émissions de CO2 ................................................................73

5. Concernant les permis ou autorisations à demander ...............................73

B. Les aides financières ...........................................................................................73

VI. Etude de rentabilité.............................................................................................74

VII. Conclusion ............................................................................................................75

CHAPITRE 4 : Fourniture de l’énergie thermique ........................................................77

I. Etude réglementaire de la mise en place de solutions thermiques................79

A. Réglementation relative au solaire thermique............................................79

B. Règlementation relative à la géothermie .......................................................79

1. Les gîtes géothermiques .................................................................................79

2. Les autres exploitations géothermiques .......................................................81

II. Aides et Subventions...............................................................................................81

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III. La fourniture d'énergie par panneaux solaire thermique.................................83

A. Estimation de potentiel solaire.......................................................................84

1. Potentiel solaire moyen...................................................................................84

2. Rayonnement, Orientation et inclinaison ....................................................84

3. Potentiel solaire à Rougnat ............................................................................86

4. Les différentes échelles de temps d'irradiation...........................................89

B. Dimensionnement sur la consommation annuel d’énergie .........................91

1. Définition de l’objectif thermique des panneaux solaires.........................91

2. Choix des panneaux solaire et de leurs mise en place.............................93

3. Détermination économique de la surface solaire optimale ...................93

4. Dimensionnement avec recherche d’un optimum économique...........96

5. Dimensionnement avec recherche d’un optimum technique................99

6. Dimensionnement avec la consommation journalière, notion d’efficacité.............................................................................................................101

7. Sytème d’échange de chaleur et de stockage ......................................102

8. Système d’appoint.........................................................................................103

9. Système de régulation ..................................................................................103

10. Maintenance ..............................................................................................103

IV. Fourniture de l'énergie thermique par la géothermie .................................105

A. Pré-étude: choix des systèmes d'exploitation ...........................................105

1. Configuration du sous-sol de Rougnat .......................................................105

2. Chauffage des locaux ..................................................................................106

3. Chauffage de l'eau de teinte et de lavage .............................................107

B. Etude du puits thermique et des sondes géothermiques: dimensionnement et rentabilité...............................................................................................................108

1. Chauffage des locaux: puits thermique ....................................................108

2. Chauffage de l’eau : sondes géothermiques...........................................114

CHAPITRE 5: Fourniture d’énergie électrique ..........................................................123

I. Energie photovoltaïque........................................................................................125

A. Installation de Panneaux Solaire Photovoltaïque.....................................125

1. Dimensionnement de l'installation..............................................................126

2. Composants....................................................................................................128

B. CONTEXTE ADMINISTRATIF.................................................................................134

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1. Permis ...............................................................................................................134

2. Contrats ...........................................................................................................134

3. Assurances ......................................................................................................137

C. Contexte économique .................................................................................138

1. Maintenance ..................................................................................................138

2. Aides Financières............................................................................................139

D. Conclusion.......................................................................................................139

II. Energie éolienne....................................................................................................141

A. Le type d’éoliennes retenues.......................................................................141

B. Aspects environnementaux .............................................................................142

1. L’avifaune........................................................................................................142

2. La faune sauvage..........................................................................................143

3. Eoliennes et paysage ....................................................................................143

4. L’acoustique ...................................................................................................144

5. Eoliennes et CO2.............................................................................................144

C. Les étapes d’un projet éolien ......................................................................145

1. La recherche d’un site favorable................................................................145

2. L’étude de préfaisabilité...............................................................................145

3. Les premiers contacts avec les élus............................................................146

4. L’étude d’impact et le dossier de demande de permis de construire.146

5. Le dépôt de la demande.............................................................................147

6. La notification du délai d’instruction ..........................................................147

7. L’instruction de la demande de permis de construire.............................147

8. La réponse de l’administration ....................................................................147

9. Le chantier ......................................................................................................147

10. L'exploitation ...............................................................................................148

11. Le démantèlement ....................................................................................148

D. Aspects Réglementaires ...............................................................................148

E. Application au cas de la filature de Fonty : ..................................................149

1. Le vent .............................................................................................................149

2. La topographie...............................................................................................150

3. Le voisinage ....................................................................................................150

F. Possibilité de production d’énergie................................................................151

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1. Bilan énergétique et financier .....................................................................152

G. Conclusion.......................................................................................................154

CHAPITRE 6: Synthèse et Bilan des Solutions ............................................................156

III. Tableaux récapitulatifs .........................................................................................158

A. Economie d’énergie :....................................................................................158

B. Solaire thermique :.............................................................................................159

C. Géothermie.....................................................................................................161

D. Solaire photovoltaïque..................................................................................162

E. Eolien....................................................................................................................162

IV. Graphiques comparatifs...................................................................................163

1. Evolution des coûts et retour sur investissement .......................................163

2. Emission de CO2.............................................................................................165

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INTRODUCTION

Nous sommes un groupe de 7 étudiants en écoles d'ingénieurs à l'INP Toulouse (Institut National Polytechnique). Nous effectuons notre cursus à l'ENSEEIHT (Ecole Nationale Supérieure d’Electrotechnique, d’Electronique, d’Informatique, d’hydraulique et des Télécommunication, www.enseeiht.fr) ou à l'ENSAT (Ecole Nationale Supérieure Agronomique de Toulouse, www.ensat.fr). Au terme de nos années d'apprentissage en école et avant le départ en stage nous effectuons un projet de longue durée: le BEI (Bureau d'étude Industriel).

Le sujet de notre groupe est l'étude de l'indépendance énergétique des PME avec le cas particulier de l'entreprise FONTY (www.fonty.fr). En effet depuis mai 2007 et la publication 4ème rapport du GIEC (Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) affirmant l'implication de l'homme dans le réchauffement climatique, les dépenses énergétiques ont besoin d'être maîtrisées. L'attrait commun que nous possédons pour les énergies renouvelables et l'environnement nous a regroupé et la motivation de M. Aznard, directeur de Fonty nous à diriger vers l’étude de son cas particulier.

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CHAPITRE 1 :

L'Entreprise Fonty

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II. Présentation de l'entreprise

A. Fonty

L'entreprise Fonty, filature du Rougnat est une entreprise de teinture et filature de laine située dans la Creuse. Il y a un an cette petite filature familiale a été rachetée en 2007 par M.Aznard, ancien élève de l'Ecole des Arts et Métiers, afin de prolonger son activité de filature. Jean-Denis Aznar dirige lui-même la filature et emploie actuellement 13 personnes

La volonté de réduire sa consommation énergétique de l'entreprise Fonty s'insère dans 4 réalités socio-économiques:

D'abord les difficultés économiques jusqu'au dépôt de bilan qu'elle a traversé avant d'être rachetée et qui nécessitent une réforme de son fonctionnement.

Une démarche citoyenne pour prendre en compte le réchauffement climatique et les appels au développement durable de plusieurs organismes internationaux et locaux.

L'exigence environnementale de plus en plus forte des normes et règlementations de tous genres.

Enfin, un contexte de mondialisation défavorable aux petites entreprises dans la mesure où des tonnes de produits fabriqués à bas coût dans les pays émergents sont déversés sur les marchés européens. Face à ce problème, Fonty veut jouer la qualité et a commencé à mettre en place un label qualité "écologique" en utilisant que des matières naturelles (coton, laine, soie, bambou…) pour sa production. Après cette première démarche environnementale, elle cherche à maîtriser les dépenses énergétiques et ses émissions de gaz à effet de serre.

B. La laine

Le but de l'entreprise est donc de préparer la laine. A son arrivée à Fonty la laine est en paquet et ne ressemble pas vraiment à ce à quoi nous sommes habitués. Après passage dans des machines la laine est filée et montée en écheveaux. Elle est ensuite lavée avant d'être teinte, puis séchée. Enfin elle est mise en pelote. (cf fonty.fr)

Voici la description du procédé de fabrication de la laine (source, www.fonty.fr):

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La laine arrive en balle, est déchiquetée en "fins morceaux": on parle de la "passer au loup ". Elle est ensuite expulsée par air comprimé dans des canaux aériens vers le bâtiment filature. Là, elle tombe sur le chargeur de carde qui l'introduit dans les cardes où les "morceaux" sont aplatis et mis bout en bout, par des rouleaux, pour faire une certaine épaisseur et une certaine longueur.

Les rouleaux de laine passent ensuite au diviseur d'où sortent des rouleaux de plus petites tailles appelées "gâteaux". Ces "gâteaux" sont filés, assemblés et mis en écheveaux.

Les écheveaux repartent au bâtiment teinture pour y être dégraissés, puis teints dans des bacs à des températures élevées: 98°C pour la laine, vers 110°C pour le coton.

Une fois teints, les écheveaux sont mis en bobine pour faire des pelotes. Un étiquetage manuel a lieu sur les pelotes.

la laine arrive en balles

passe au loup

tombe sur le chargeur de carde

est cardée par les rouleaux

est partagée au diviseur

sort en gâteaux

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est filée au continu

assemblée

puis mise en échevaux

les écheveaux sont dégraissés

les couleurs étudiées en laboratoire

puis teint dans différentes cuves

les écheveaux sont mis en bobines

puis transformés en pelotes

les étiquettes sont posées à la main

C. Les bâtiments

Les locaux de travail de Fonty se répartissent en 2 constructions principales:

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-le bâtiment filature où comme sont nom la laine est filée mais il accueil aussi les bureaux

- le bâtiment teinture où la laine est réceptionnée, mis en carde et teinte.

Le plan des bâtiments:

Nord

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Le bâtiment filature s'étend sur 87 m de longueur et de 20 à 31 m de largueur, sur une surface totale de 3200 m2. Il comprend une première partie avec 4 bureaux sur un étage supérieur et s’étendant sur une surface de105 m2. La deuxième partie est le lieu où la filature à proprement parler se fait ainsi que la mise en pelote. Les murs de la filature sont en parpaing de 20 mm sans isolation. Le toit est isolé avec 10cm de laine de verre sous faux-plafond. Dans ce bâtiment l'énergie consommée est principalement électrique de part la présence des machines à tisser. Il y a aussi une consommation d'énergie thermique utilisée pour chauffer le bâtiment (filature+bureaux) à une température avoisinant les 20°C.

Le bâtiment teinture est situé 25m au nord du bâtiment filature. Il est composé d'un rectangle de 75m sur 19m, soit1425m2, auquel se greffe un local pour la chaudière de 75m2 environ. Le bâtiment est partagé en plusieurs sections:

-la première en venant de la filature et le lieu où les balles de laines sont mises en cardes. Cette partie est longue de 40m et s'étend sur toute la largeur. Dans cette section les murs sont en parpaing de 20 cm et le toit isolé avec de la laine de verre de 10cm (absence de certaines plaques). Aucun système de chauffage n'est présent à cet endroit, 2 personnes y travail toute l'année et peuvent souffrir des conditions de froid en hiver.

-la seconde partie est longue de 5m environ, la laine est réceptionnée et sert de passage vers la teinture. Dans cette section soumise ou courant d'air le toit n'est plus isolé

- la section teinture, lavage et séchage est dans la dernière partie. On y trouve donc, la station de lavage, le séchoir et les cuves de teinture. Une petite surface y est aménagée pour la préparation des teintures. Le plus grand nombre de personne travail ici. Malgré l'absence de système de chauffage et la non isolation du toit, il y règne une forte chaleur. En effet dans cette section les tuyaux de vapeur de la chaudière, et les cuves d'eaux chaudes de la teinture, surchauffe la pièce par leur perte énergétique. Le réservoir d'eau de ville de 30 000L est présent dans cette pièce.

- la chaudière est une partie importante en ce qui concerne notre étude. Cette pièce renferme une chaudière Steambloc de 1970. C'est

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une chaudière fonctionnant au fioul lourd, avec démarrage au fuel léger. Le principe de fonctionnement de la chaudière un chauffage à la vapeur: du fuel est brûlé, chauffe de l'eau et la transforme en vapeur jusqu'à 140°C qui va circuler dans les tuyaux donnant accès ainsi à une source de chaleur partout où l'on en a besoin dans l'entreprise.

III. La consommation de Fonty

Fonty est une entreprise qui consomme une quantité relativement élevée d'énergie pour une PME. Chaque année, pour son fonctionnement, l’entreprise consomme :

140 000 L (140 m3) de fuel lourd

2000 L de fuel léger

10 bouteilles de gaz propane de 13 kg

L'entreprise consomme aussi un grand volume d'eau, à la fois de la ville et de la rivière (le Cher). La consommation annuelle est de:

2450 m3 d'eau de rivière à température ambiante (35% de la consommation d'eau) : pas d'énergie à fournir

• 4500m3 d'eau de la ville (65% de la consommation d'eau):

a) 50% soit 2250m3 est utilisé à température ambiante

b) 25% soit 1125m3 est chauffé à 40°C

c) 25% soit 1125m3 est chauffé à 98°C

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CHAPITRE 2 :

Les Energies

Renouvelables

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IV.

Les énergies renouvelables sont celles qui se produisent de manière continue, et qui sont inépuisables, à une échelle humaine: solaire, éolien, hydraulique, biomasse et géothermique.

Elles sont respectueuses de l'environnement, leurs effets sont infiniment mineurs par rapport à ceux des énergies conventionnels (combustibles fossiles, énergie nucléaire, etc.), et sont normalement réversibles.

Quelques-uns des avantages sont la non émission des gaz polluants de la combustion des fossiles (CO2, SO2 et NOx), en plus de la non production de résidus dangereux, comme les énergie nucléaires. Un autre est l'indépendance que les énergies renouvelables nous donnent par rapport aux combustibles fossiles que se trouvent seulement dans un nombre très limité des pays, et elles peuvent aussi se développer dans régions rurales.

Il faut faire attention à l’importance du soleil et à son effet sûr les différents procédés dans La Terre, parce qu’il a une influence, soit plus ou moins directe, il est qu’il apporte toute l'énergie permettant de maintenir la vie sur la planète par l’irradiation de son énergie électromagnétique. Le soleil crée les différencies de pression, origine des vents (source de l'énergie éolienne). Par l'évaporation qu’il produit on a les nuages, et autant les pluies (source de l'énergie hydraulique), il régie aussi le cycle de l’eau.

Par rapport a l'énergie de biomasse, il sert pour la vie et l'accroissement des végétaux par son influence directe au photosynthèse. Le soleil est la source directe de l'énergie solaire, tant pour l’énergie thermique que photovoltaïque.

V. Énergie solaire

Elle est renouvelable et écologique, elle peut être exploitée pratiquement partout sur la planète, contrairement aux combustibles fossiles, et elle n’est pas à la merci des hausses des prix de l’énergie. Elle est polyvalente, et produit de la chaleur, la lumière, l’énergie mécanique et l’électricité.

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L’énergie solaire est l'énergie radiante produit par le soleil par réactions nucléaires de fusion, qu'arrive a la Terre à travers de l'espace en Quants d’énergie (Photons), ceux qui réagissent avec l’atmosphère et la surface terrestre. Mais l’intensité de l'énergie réellement disponible dans la surface terrestre est plus faible que celle qui arrive a l’extérieur de l’atmosphère, par l'absorption et la dispersion produit par l’interaction entre photons et l’atmosphère.

L'intensité d'énergie dans un point déterminé est fonction, d’une façon un peu prévisible, du jour de l’année, de l’heure, de la latitude, et en plus pour notre cas concret de l’orientation du dispositif récepteur, entre autre.

Une donnée intéressante est que pendant un an, le soleil émettra sur la surface terrestre quatre mille fois plus d'énergie de celle qu’on consommera. Le soleil émet sur La Terre pendant une heure la même quantité d'énergie que l’humanité consomme pendant un an.

Pour l'énergie solaire il faut profiter de la radiation pour l’obtention d'énergie directe sous forme de chaleur, ou par conversion en électricité.

Celle qui est utilisé sous forme de chaleur est l'ENERGIE SOLAIRE THÉRMIQUE, il s'agit de bien profiter la radiation du soleil pour la production d’eau chaude, pour la consommation domestique ou industrielle, climatisation des piscines, chauffage des maisons, hôtels, écoles, usines, etc.

L’autre est l’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE, il s'agit de transformer en électricité la radiation solaire par le biais de cellules photovoltaïques ou plaques solaires.

A. Solaire thermique

PRINCIPE DES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES

Le solaire thermique actif permet de récupérer la chaleur du rayonnement solaire au sein d'un fluide, parfois de l'air, le plus souvent de l'eau, par la mise en oeuvre de capteurs solaires. Ces techniques peuvent assurer la

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production d'eau chaude sanitaire ou d'eau distillée, le chauffage des piscines et des habitations ainsi que le séchage de céréales, par exemple. Un capteur solaire est composé des éléments suivants:

• le corps opaque qui absorbe le rayonnement solaire en s'échauffant, • un système de refroidissement par le fluide caloporteur, • un isolant thermique (dos et côtés non exposés), • une couverture transparente (face avant, exposée au rayonnement) qui

assure l'effet de serre, • subsidiairement un coffrage étanche à l'eau et un système de support

mécanique de l'ensemble.

Fig.1 :Un Schéma exemple d'une installation Solaire thermique (Maison Individuelle)

Nomenclature :

1. Capteurs solaires

2. Purgeur automatique

3. Système de régulation qui gère le circulateur 5 en fonction du différentiel de démarrage (DD)

et d’arrêt (DA) définissent par les sondes de température 6 et 7

4. Clapet anti-retour

5. Circulateur du circuit primaire

6. Sonde de température de départ des capteurs

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7. Sonde de température de la partie basse du ballon solaire

8. Vase d’expansion

9. Soupape

10. Ballon solaire

11. Échangeur noyé du circuit primaire

12. Échangeur noyé du circuit hydraulique

13. Mitigeur

14. Kit de sécurité du ballon avec une soupape tarée à 7 bars.

15. Sonde eau chaude sanitaire de la régulation de la chaudière

Le fonctionnement d'une installation solaire ensemble plusieurs missions :

Captage (1) de l'énergie solaire en permettant de transformer le rayonnement solaire en eau chaude.

Transfert de la chaleur des capteurs, de manière naturelle ou forcée (5) vers l'eau chaude sanitaire stockée dans le ballon (10).

Distribution de l'eau chaude (10) vers les points de consommation (6). Si la Température du ballon n'arrive pas à la Température de consigne, l'appoint (12) (une chaudière au gaz, au fioul ou au bois ou une PAC)

Les différents types de capteurs

Les capteurs à concentration

Nous passerons rapidement sur les capteurs à concentration, dont l'utilisation est aléatoire. Ce type de capteurs ayant besoin, en effet, du rayonnement solaire direct (lorsque le soleil est visible). On constate de manière évidente que leur utilisation restera très limitée (entre 1.500 et 1.700 heures d'ensoleillement par an en moyenne).

Les concentrateurs solaires utilisent des surfaces réfléchissantes (miroirs) paraboliques ou cylindro-paraboliques pour concentrer les rayons solaires respectivement dans le foyer ponctuel ou dans le foyer linéaire de ces surfaces. Dans le foyer ponctuel ou le long du foyer linéaire se trouvent les récepteurs (absorbeurs) qui captent la chaleur solaire ainsi concentrée. Naturellement, ces concentrateurs doivent suivre le mouvement du soleil. Dans un concentrateur cylindro-parabolique, le fluide caloporteur (eau, huile thermique ou gaz) peut être porté à environ 400C. Dans les concentrateurs paraboliques, on peut obtenir des températures plus élevées (jusqu'à 1.500C).

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Ces types de collecteurs solaires sont plus adaptés pour la production de chaleur industrielle et d'électricité.

Les capteurs-plans

a/ Capteurs Solaires sans vitrage :

Ce sont des capteurs dont généralement, les tuyaux ou la zone de circulation du fluide correspondent à l'absorbeur du capteur. Ils sont nommés aussi : « moquette solaire » ou « tapis solaires ». Leur rendement est très petit en dehors de la période d’été quand le soleil est plus haut et donc, l’ensoleillement est plus fort. De ce fait, normalement son utilisation est plutôt consacrée à l'échauffement des piscines en été. De conception très simple et d'un coût relativement peu élevé (100 - 150 €/m2, fourni et posé), ils créent un réchauffement de l'eau en la faisant circuler au travers de petits tuyaux

b/ Capteurs Vitrés

Les capteurs vitrés sont équipes d'une couverture transparente qui permet de créer l'effet de serre dans lui en optimisant son rendement. Néanmoins, le phénomène de convection qui est créé à cause de cette lame de verre, joue un rôle pénalisant dans les performances de ces capteurs.

I ls sont constitués aussi par de tubes de cuivre servant d'absorbeurs de l'énergie solaire.

Ils sont isolés sur les autres faces dans le but de réduire au minimum les déperditions. L'isolation arrière et normalement composée des laines minérales.

Il y a une version dans le groupe des capteurs vitrés qui sont équipés d'un absorbeur sélectif. Il permet de monter les performances.

Le phénomène des déperditions et les pertes intrinsèques au capteur sont de paramètres très influents sur les performances d'un capteur. La montre clairement le positionnement de leur rendement par rapport aux autres typologies. Ces types de capteurs sont les plus couramment installés en France.

Fig 4 : Capteur Solaire vitré

Fig3 Capteurs sans vitrages

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c/ Capteurs Sous Vide :

Ce type de capteur est de plus en plus utilisé. Les capteurs sous vide permettent de réduire les pertes par convection en plaçant l’absorbeur à l’intérieur d’une enceinte en verre dans laquelle un vide d’air a été fait.

Fig 5 : Capteur Solaire sous vide. Plusieurs typologies

Grâce à la capacité d'isolation du vide, la maîtrise des déperditions est mieux contrôlée, ce qui permet de travailler à un niveau de températures plus élevées.

Cette performance implique de rendements plus élevés lorsqu'on veut des hautes températures. De ce fait, ces capteurs apportent une économie d'encombrement à égale contribution thermique. Les applications en collectivités, de climatisation solaire, dans le secteur résidentiel pour un système SSC ( Système Solaire Combiné) système complet de production et de chauffage incluant capteurs, ballon et kit de circulation), sont clairement susceptibles d'être équipées avec cette technologie. Leur débit est cependant inférieur à celui des panneaux à plaque.

d/ Comparatif :

La figure 6 prend en considération l'évolution du rendement des capteurs en fonction de la différence entre la Température moyenne du capteur et la température extérieure par niveau d'ensoleillement constant.

L'équation qui régule cette performance est la suivante :

a1 T* - a2 G (T*)2

Avec :

coefficient de conversion optique

a1 : coefficient de déperditions thermiques par conduction [W/m2K]

a2 : coefficient de déperditions thermiques par convection [W /m2K2]

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T* :Température réduite, T* = (Tm - Ta) / G [K m2/W]

Tm : Température moyenne du capteur (Tentrée + Tsortie) / 2 [K]

Ta : Température d'ambiance [K]

G : Ensoleillement [W/m2]

Fig 6 : Rendement des capteurs solaires en fonction de sa typologie

Le Ballon Solaire et les autres composants

Le Ballon Solaire est le responsable du STOCKAGE de l'énergie.

Le transfert de chaleur des capteurs vers le ballon s’effectue de deux façons différentes : - par circulation forcée avec une pompe commandée par un dispositif de régulation, - par circulation naturelle ou thermosiphon.

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Il y a plusieurs typologies de ballon. Une de plus utilisées c'est le ballon d’ECS vertical bi-énergie avec deux échangeurs noyés. Ce type de ballon cède la chaleur des capteurs solaires à l’eau sanitaire au travers du serpentin inférieur. L’appoint est, si nécessaire, assuré par une chaudière au travers d’un serpentin placé en partie haut. Il est en outre possible d’implanter un système chauffant électrique.

La cuve du préparateur est protégée de la corrosion par un émaillage et une anode au magnésium ou à courant imposé.

Des surfaces d’échange descendant jusqu’au fond du préparateur assurent une montée en température de la totalité de l'eau stockée.

La montée en température rapide et uniforme assurée par des surfaces d’échange largement dimensionnées garantit une production d’eau chaude d’un confort élevé.

L’isolation renforcée en mousse de polyuréthane (sans CFC) de toutes les faces de l’appareil réduit grandement les déperditions calorifiques

LA REGULATION

La station de régulation solaire permet de gérer les apports thermiques des capteurs vers le système de stockage, la mise en marche et l'arrêt du système, le vidange automatique de l'installation (nouvelle tendance), ... en évitant le phénomène d'hystérésis.

Exemple de la Figure 7 : Si une différence de température est supérieure à la consigne réglée sur la régulation du fabricant (3) est mesurée entre la sonde capteurs (6) et la sonde eau chaude sanitaire (7), le circulateur du circuit solaire (5) est mise en service pour produire de l’ECS. La température de stockage de l’eau chaude sanitaire peut être limitée par l’aquastat électronique de la régulation du fabricant (3). En revanche, si la différence de température est inférieure, le circulateur (5) s'arrêtera.

AVANTAGES ET LIMITES (extrait du "Guide des Energies Renouvelables" (MRW))

Avantages

L'utilisation thermique de l'énergie solaire présente, outre tous les avantages des énergies renouvelables, ses avantages propres, à savoir:

Les technologies à mettre en oeuvre pour utiliser l'énergie solaire thermique sont aisément maîtrisables et adaptables aux situations de toutes les Régions. Les

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techniques et les matériaux utilisés sont similaires à ceux employés dans le secteur traditionnel du chauffage, du sanitaire et des verrières. La main d'oeuvre ne nécessite qu'une formation complémentaire aisément maîtrisable.

Il s'agit d'une forme modulable de production d'énergie que l'on peut adapter en fonction de ses besoins.

Les frais de maintenance sont réduits. Si l'entretien des installations ne doit pas être négligé, les frais de maintenance et donc de fonctionnement sont cependant relativement faibles.

Limites

L'énergie solaire thermique active a toutefois certaines limites:

Elle est variable dans le temps. Sous les climats tempérés, cette variation est surtout importante en fonction des saisons. Ceci entraîne une nécessité de stocker cette énergie, ce qui augmente considérablement le coût des installations.

C'est une énergie diffuse. La puissance disponible par unité de surface est relativement limitée; ceci rend difficile une réponse à des besoins importants (grands ensembles d'appartements, par exemple).

Principales applications (extrait du "Guide des Energies Renouvelables" (MRW))

Le chauffage des piscines est l'application la plus simple de l'énergie solaire thermique active. Dans ces systèmes, la piscine elle-même forme le système de stockage. Le plus souvent, l'eau de la piscine circule directement dans les collecteurs, qui sont parfois des collecteurs nus. Pour les systèmes de plus grande taille, on utilise également des collecteurs à revêtement transparent

La production d'eau chaude sanitaire est peut-être l'application la plus répandue de l'énergie solaire thermique. Dans ces systèmes, on peut utiliser aussi bien la circulation naturelle (thermosiphon) que la circulation forcée (pompes de circulation), de diverses configurations. En Europe, selon le climat, environ 40 à 70% des besoins énergétiques annuels peuvent être satisfaits par les collecteurs solaires, de sorte qu'un chauffage d'appoint est toujours nécessaire

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B. Panneaux solaires photovoltaïque

C’est une manière d’obtenir l'énergie électrique à travers les panneaux photovoltaïques. Dans une cellule photovoltaïque, la lumière (radiation solaire) excite les électrons qui sautent entre les nappes (avec charges électriques contraires) des matériaux semi-conducteurs de silicium, de type diode, et tout ça produit les courants électriques, par une différence de potentiel entre les extrêmes, qui sont proportionnelles à la radiation incident, c’est l’effet photovoltaïque. Une partie des radiations incidentes est perdu par réflexion, et une autre par transmission.

La cellule solaire, unité de base d’un panneau solaire photovoltaïque, produit typiquement une puissance de 1,3 W pour une surface de 100 cm2. Pour produire plus de puissance, des cellules solaires identiques sont assemblées pour former un module solaire (ou panneau photovoltaïque). La mise en série de plusieurs cellules solaires somme les tensions pour un même courant, tandis que la mise en parallèle somme les courants en conservant la tension. La plupart des panneaux solaires photovoltaïques destinés à un usage général sont composés de 36 cellules en silicium mono ou polycristallin connectées en série pour des applications en 12 V nominal.

Las cellules solaires sont faites avec du silicium (la plupart du temps), arséniure de gallium, ou un autre matériel semi-conducteur en état cristallin, ceux qui convertissent la radiation en électricité de manière directe. Celles-ci sont capables de produire un courant de 2 à 4 Ampères, à un voltage de 0,46 à 0,48 Voltions.

Elles ne mettent en oeuvre aucun fluide, et ne contiennent pas de substances corrosives, ni aucune pièce mobile. En plus elles produisent de l’électricité à partir du moment où elles sont exposées au rayonnement solaire, et ne nécessitent pratiquement aucun entretien, en plus elles ne polluent pas, et ne produisent aucun bruit. Donc, elles sont la façon la plus écologique de produire de l’énergie électrique.

Elles sont applicables pour n’importe quelle activité qui nécessite de l’électricité pour fonctionner, la seule limitation qu’elle a est le coût de l'équipement, et les dimensions de la surface de panneaux nécessaires.

La puissance de «crête» d'un panneau, est celle de sortie, en Watts, que produit un panneau photovoltaïque en conditions d’illumination solaire maximale, avec une radiation approximative de 1 kW/m2. Ce qui est produit un jour isolé au midi solaire.

Les facteurs les plus importants pour son rendement sont, l'intensité de la radiation lumineuse et la température des cellules solaires. Il est donc important de prendre en compte la location des panneaux (orientation et inclination), et

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aussi le fait qu'ils soient bien aérés, parce que s'ils sont trop chauds la puissance se réduit.

Aujourd’hui, l’Allemagne est le deuxième producteur mondial d’énergie solaire photovoltaïque, après Japon, avec près de 80% de la puissance totale de tout l’Europe installé.

1. LE SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE

Un système photovoltaïque est un dispositif qui, à partir des radiations solaires, produit de l’énergie électrique pour les répondre aux nécessités de l’homme. Ce système est composé par les éléments suivants :

- Le générateur solaire, composé de panneaux photovoltaïques, ceux qui prennent la radiation lumineuse du soleil et la transforment en courant électrique à basse tension (12 ou 24 V).

Les panneaux ont une durée de vie moyenne de 30 ans ou plus, parce que le panneau n’a pas de parties mobiles, et les cellules et leurs contacts sont encapsuler dans une résine synthétique.

Si une des cellules ne marche pas, cela n’influe pas sur le fonctionnement des autres, et l'intensité et voltage peuvent être facilement réajustés, en ajoutant ou supprimant des cellules.

- L'accumulateur ou batterie (optionnel), qui stocke l’énergie produit par le générateur, et permet disposer de courant électrique pendent la nuit, ou les jours avec nouages, quand il n'ait pas de radiation solaire.

Le problème est qu'il necessite beaucoup de maintenance, et sont trop chers.

- Le régulateur de charge (optionnel) : sa mission est d’éviter les charges ou décharges excessives des accumulateurs. Cela produirait des dommages irréversibles. Il assure également que le système travaille toujours avec une efficacité maximale.

Illustration 2: Un type de batterie commercial

Illustration 1: Exemple d'un panneau photovoltaïque

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- L'inverseur ou onduleur, de courant, qui transforme le courant continue de 12 ou 24 V, en courant alternatif de 230 V.

Le courant continu produit un flux de courant avec une seule direction, et l’alternatif change rapidement la direction des flux du courant d’une partie à l'autre, et on la mesure par cycles. Chacun de ces cycles inclue le mouvement du courant premièrement vers une direction et après vers l'autre.

Le courant alternatif est une onde sinusoïdale, et la conversion du continu en alternatif peut se faire de différentes façons, en fonction de la forme qu'on veut par rapport à l'onde sinusoïdale idéale, pour un fonctionnement optimal de la charge du courant alternatif:

• Inverseurs d'onde carrée.

• Inverseurs d'onde sinusoïdale modifiée.

• Inverseurs d'onde sinusoïdale

Son choix doit être en fonction des Watts de puissance électrique qu'il peut donner pendant son fonctionnement continu, il faut qu'il soit le plus prêt possible de la puissance de consommation. Il faut aussi prendre en compte la puissance de démarrage, qui représente la possibilité d'administrer plus de sa capacité nominal pendant un court laps de temps.

La puissance de l'onduleur doit être entre 10 et le 20% de la somme des puissances de tous les modules photovoltaïques de l'installation. Sa puissance est celle qu'on prendra comment puissance nominale de l'installation. On l'installe entre le générateur et le point de connexion au réseau.

La nouvelle génération de ces appareils de haute technologie est très fiable, et les appareils peuvent tenir 10 ans en moyenne avant la première panne. Mais son prix représente en principe 10 à 20% de l'investissement global, et son coût de remplacement en cas de panne après la période de garantie doit être pris en compte dans le calcul du retour sur investissement.

Illustration 4: Régulateur commercial Illustration 3: Exemple d'un onduleur commercial

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- Les éléments de connexion, se fait à partir de tous les éléments de réseau dont on dispose, que ce soit celui entre les cellules, où celui qui lie les différentes parties entre elles, et directement au réseau. Le problème est de calculer le nombre des mètres nécessaires, le plus important étant de déterminer quelles doivent être ces résistances pour les différentes puissances qu'on a pour tout le réseau. Les deux paramètres importants à vérifier sont:

• Les câbles électriques extérieurs : 5entre les panneaux et des panneaux vers l'onduleur) doivent être d'une qualité appropriée. Par exemple les câbles à double isolation, résistants aux UV.

• Les connexions proprement dites et la pénétration des différents éléments (boîtres de connexion onduleurs, ...) doivent être réalisées avec le plus grand soin afin d'assurer durablement une circulation correcte de l'électricité et une bonne étanchéité.

L'utilisation de panneaux pré-câblés et de rallonges spéciales équipées de connecteurs rapides étanches et détrompés est une solution envisageable. Le surcoût éventuel est largement contrebalancé par une meilleure sécurité et un moindre coût de la pose.

Pour éviter des pertes trop importantes il faut:

• Les sections de câbles doivent être correctement calculées pour que les pertes ne dépassent pas 3%, l'idéal serait d’en avoir 1%.

• Une disposition des panneaux en série sera préférée à une disposition en parallèle, de façon à augmenter la tension nominale du champ (en Volts). Mais le problème est que avec un seul panneau occulté, la puissance de toute la série diminuera.

Il est important de vérifier que le fournisseur ou l'installateur ait pris garde à ces questions avant de finir le travail.

- Les suiveurs (optionnels) : on les utilise pour maintenir les panneaux en face du Soleil, et ainsi augmenter la puissance à leur sortie. Ils peuvent augmenter cette puissance au tour du 40%, mais il faut bien faire son étude parce implique une croissance très importante en termes de coût et de complexité mécanique de l’installation globale alors qu’il n’est rentable que pour des cas particuliers.

Illustration 5: Un exemple de suiveur

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2. OPTIONS Une fois l’énergie électrique obtenue, trois options sont possibles :

Monter une ligne entre le bâtiment et l’installation, et utiliser les éléments de consommation en courant continue, de 12/24 V (courant continue).

Ça peut marcher pour des lieux isolés avec de faibles besoins en puissance électriques, et où l'accès au réseau est difficile. Il existe des appareils électroménagers pour ces installations, et plus souvent encore du luminaire.

Pour utiliser la tension normalisée, il faut transformer la courant continu en alternatif, de 230 V, avec un inverseur ou convertisseur. Et produire l'énergie nécessaire pour notre besoin, et vendre le surplus à EDF, avec une connexion au réseau.

Après transformation en courant alternatif, on injecte directement dans le réseau électrique et après vendre ce que l’on a. Cette opération est très rentable, parce que le prix d'achat est plus haut que celui de la vente, mais il faut avoir des subventions.

Cette installation n'a pas besoin d’accumulateurs et non plus régulateurs, mais il faut un convertisseur pour réseau, les éléments de contrôle exigibles, et deux conteurs, un pour l'électricité qu'on achète, et l'autre pour celle qu'on vend.

Illustration 6: Différentes possibilités de vente d'énergie

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Une autre option est l'incorporation de suiveurs solaires. Sa rentabilité est fonction de la météorologie et de la particularité de son application Avec des conditions optimales, le rendement peut être amélioré de 40%, mais le coût qu'il suppose ne fait rentable le procédé.

Son application est limitée par les conditions climatiques et très concrète pour les cas d’augmentation du rendement optimal, ou pour des grosses installations.

En fonction de l'utilisation qu'on va avoir l'installation sera différente. S'il est indispensable d’avoir de l’électricité, même pendant les heures sans radiation solaire il faut mettre des accumulateurs et régulateurs. Mais si on prend l'option de s'alimenter directement du réseau, cela n’est pas nécessaire.

Selon les plaques de silicium utilisées, son efficacité est majeur si les vitres sont majeurs, mais aussi son coût, poids, et grosseur sont majeurs On peut les avoir:

Silicium mono cristallin, il est formé de lingots purs de silicium. Ils sont composés des sections d'un seul vitre de silicium, avec un aspect circuler ou hexagonal. Ils sont les plus efficients, son rendement est au tour du 20%.

Silicium poli cristallines, ils sont formés par de petites particules cristallisés. Il est fabriqué à partir des restes du silicium mono cristallin. Son rendement est plus petit, mais son faible coût a fait que son usage s’est développé.

Silicium dit amorphe quand il n’est pas cristallisé. On l'obtient par déposition de petites nappes sur vitre. Ce sont ceux qui ont le plus petit rendement, prêt pourcent, ils ont l’avantage de présenter un coût et un poids faible. On les utilise pour des cas d’applications à de petite puissance.

VI. La géothermie

La géothermie est la deuxième source de production d’électricité dans le monde mais c’est aussi une source de production de chaleur utilisée pour le

Illustration 7: Évolution de l'énergie obtenu par rapport à l'heure avec des suiveurs.

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chauffage urbain ou la production d'eau chaude sanitaire. C'est une énergie écologique avec un très faible taux d'émission en CO2, renouvelable et présente partout sans dépendre des conditions atmosphériques. C'est une énergie fiable et constante, son utilisation peut conduire à d'importantes économies d'énergie. Nous envisageons d'utiliser cette énergie renouvelable pour répondre aux besoins du chauffage de l'eau et des bâtiments de la filature.

A. Les différents types de géothermie

Le principe de la géothermie consiste à extraire l'énergie contenue dans le sol pour l'utiliser sous forme de chauffage ou d'électricité. Partout, la température croît depuis la surface vers l'intérieur de la Terre. Selon les régions l'augmentation de la température avec la profondeur est plus ou moins forte, et varie de 3°C par 100 m en moyenne Cette chaleur est produite pour l'essentiel par la radioactivité naturelle des roches constitutives de la croûte terrestre. La désintégration des éléments radioactifs et la dissipation de l’énergie primitive sont les deux phénomènes principaux à l’origine de la chaleur rencontrée dans la croûte terrestre.

Il existe différents types de gisements géothermaux classés suivant leur énergie. On distingue généralement :

• La géothermie très basse énergie (température inférieure à 30°C): Elle concerne les aquifères peu profonds d'une température inférieure à 30°C, température très basse qui peut cependant être utilisée pour le chauffage et la climatisation si l'on adjoint une pompe à chaleur.

• La géothermie basse énergie (température entre 30 et 90°C) : appelée également basse température ou basse enthalpie, elle consiste en l'extraction d'une eau à moins de 90°C dans des gisements situés entre 1 500 et 2 500 mètres de profondeur. L'essentiel des réservoirs exploités se trouve dans les bassins sédimentaires de la planète car ces bassins recèlent généralement des roches poreuses (grès, conglomérats, sables) imprégnées d'eau.

• La géothermie moyenne énergie (température entre 90 et 150°C) : la géothermie de moyenne température ou moyenne enthalpie se présente sous forme d'eau chaude ou de vapeur humide à une température comprise entre 90 et 150°C. Elle se retrouve dans les zones propices à la géothermie haute énergie, mais à une profondeur inférieure à 1000 m. Elle se situe également dans les bassins sédimentaires, à des profondeurs allant de 2000 à 4000 mètres.

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• La géothermie haute énergie (température supérieure à 150°C) : La géothermie haute enthalpie ou haute température concerne les fluides qui atteignent des températures supérieures à 150°C. Les réservoirs, généralement localisés entre 1500 et 3000 mètres de profondeur, se situent dans des zones de gradient géothermal anormalement élevé. Lorsqu'il existe un réservoir, le fluide peut être capté sous forme de vapeur sèche ou humide pour la production d'électricité.

B. Les différents systèmes d'exploitation

La géothermie concerne l'exploitation de deux types de ressources: l'énergie naturellement présente dans le sous-sol ou dans les aquifères qui s'y trouvent. L'extraction de l'énergie du sol par conduction est une exploitation de la géothermie très basse énergie. Les calories du sol sont récupérées à l'aide de capteurs horizontaux ou verticaux par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. Cette technique ne permet pas l'utilisation directe de la chaleur par simple échange et nécessite donc la mise en œuvre de pompes à chaleur (PAC). La pompe à chaleur utilise les calories de la source géothermale (ou de l’air pour les PAC air/air) qui est restituée à son fluide frigorigène via un évaporateur. La puissance électrique absorbée par la pompe à chaleur permet de fournir l’énergie complémentaire au fluide frigorigène qui cède ensuite sa chaleur via un condensateur.

Les capteurs horizontaux sont généralement utilisés pour le chauffage des bâtiments par plancher chauffant. Ce sont des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène. Ils sont installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). Dans ces boucles circule en circuit fermé de l'eau additionnée d'antigel ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur (selon la technologie employée). Ces systèmes sont

les moins coûteux mais nécessitent une grande surface de terrain (1,5 à 2 fois la surface à chauffer).

Les capteurs verticaux ou sondes géothermiques sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage (jusqu'à 100 m de profondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment. On y fait circuler en circuit fermé de l'eau additionnée de liquide antigel. Ces systèmes sont plus coûteux

mais sont un peu plus performants. Leur emprise au sol est nettement plus réduite. Ils peuvent convenir au chauffage des maisons individuelles et au chauffage de l'eau sanitaire.

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Le prélèvement des eaux chaudes souterraines nécessite la présence d'aquifères et des conditions de perméabilité et de porosité du sol acceptable suivant le débit de pompage nécessaire. Les aquifères se renouvellent soit naturellement par le ruissellement des eaux de surface, soit par l’option technologique de l’injection artificielle. Ces systèmes peuvent être reliés à une pompe à chaleur dans le cas de la géothermie basse énergie tout comme la chaleur puisée peut être directement utilisée si la température de l'eau prélevée est suffisante.

Le puits thermique aussi appelée « puits canadien » ou « puits provençal » est une application de la géothermie de surface. Le principe est d'utiliser l'inertie thermique pour prétraiter l'air ventilant les bâtiments. En France, la température du sol à 2 m de profondeur est quasi-constante tout au long de l'année et comprise entre 10 °C et 15 °C. Ainsi, le sol est plus chaud que l'air extérieur en hiver et plus froid en été. Le puits thermique consiste donc à faire circuler l'air neuf de renouvellement par des tuyaux enterrés dans le sol. L'air froid est préchauffé en hiver et l'air chaud est refroidi en été. La mise en œuvre d'un puits thermique est simple, il faut cependant creuser des tranchées de 30 m à 50 m de long à 2 m de profondeur, utiliser un ventilateur permettant un débit suffisant pour le renouvellement d'air et prévoir un siphon d'évacuation des condensats.

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VII. L’énergie éolienne

L’énergie éolienne est une énergie obtenue en captant l’énergie du vent, mais comme de nombreuses énergies renouvelables elle provient en fait du soleil. C’est une des plus anciennes sources d’énergie.

En effet le vent a pour origine principale l’échauffement de la terre par le soleil. On observe alors des irrégularités de températures à la surface de la Terre. On pourrait ainsi représenter la terre comme un ensemble de sources chaudes correspondants aux zones irradiées, et un ensemble de sources froides pour les zones d’ombre. Un tel système sera alors à l’origine du mouvement du fluide constituant l’atmosphère, fournissant alors de l’énergie sous forme mécanique à travers le vent.

Le vent fait ainsi partie des sources naturelles d’énergies renouvelables. L’énergie mécanique qu’il fournit permet ensuite la mise en mouvement d’une génératrice par l’intermédiaire du mouvement des pales d’une éolienne et produire de cette manière de l’électricité.

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On peut schématiser une éolienne en trois organes selon le type de son utilisation :

L’organe capteur est celui qui va capter l’énergie cinétique du vent pour la transformer en énergie mécanique ou électrique. On en distingue de plusieurs sortes que l’on peut ranger en deux classes principales : les capteurs à axes verticaux et à axes horizontaux. Pour ces deux classes ce sont les capteurs dynamiques (rotor) qui sont les plus répandus, les capteurs statiques ne sont quant à eux qu’au stade d’élaborations théoriques.

Pour les capteurs à axes verticaux comme horizontaux, le phénomène à l’origine de la mise en rotation du capteur reste le même : le capteur va agir comme un obstacle dans l’écoulement et le modifier, L’obstacle va alors être soumis à la réaction de l’air que l’on décompose en une poussée perpendiculaire au vent relatif, appelée aussi portance et une autre réaction cette fois ci parallèle au vent relatif : c’est la traînée.

A. De l’énergie cinétique à l’énergie mécanique

Les paramètres utilisés :

On distingue trois principaux paramètres pour caractériser les différents capteurs éoliens. Le premier permet de décrire si l’éolienne est « rapide ou non », il s’agit du rapport :

Organe capteur Organe de conversion

Organe de connexion au

réseau électrique

Organe de stockage

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Où V correspond à la vitesse du vent et ω la vitesse de rotation du rotor. Si λ est inférieur à 3, l’éolienne est dite lente, s’il est supérieur à 3 elle est alors dite rapide.

Il ne faut cependant pas perdre de vue le fait qu’une vitesse de rotation trop importante aurait pour conséquence des nuisances trop élevée. Il y a donc souvent un compromis à faire concernant ce paramètre.

Le deuxième paramètre est le coefficient de puissance noté Cp

Il correspond au rapport entre la puissance maximale recueillie sur l’arbre du moteur du capteur et la puissance cinétique qui passerait dans le disque du rotor. D’après la théorie de Betz, la valeur maximale possible pour ce paramètre est 0,592.

Le dernier paramètre est le coefficient du couple qui correspond au rapport entre ces deux derniers coefficients. Physiquement il correspond au rapport entre le couple moteur qui s’exerce sur l’arbre de sortie du capteur éolien et le couple aérodynamique :

Cas des capteurs à axe horizontal :

Ce sont actuellement les capteurs les plus répandus car ce sont ceux qui présentent le rendement le plus important.

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(Figure tirée de WIND TURBINE, Fundamentals, Technologies, Applications, Economies)

La figure précédente illustre la dépendance entre la vitesse du vent et la puissance mécanique récupérable. La dépression créée par l’obstacle que représente une pale d’éolienne va être à l’origine d’une portance et d’une traînée comme l’illustre la figure suivante :

Champ de pression et forces exercées sur une pale d’éolienne

C’est cette distribution de force qui sera alors à l’origine de la mise en mouvement des pales de l’éolienne comme l’illustre la figure suivante :

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Champ de forces aérodynamiques exercées sur le rotor

(Figure tirée de WIND TURBINE, Fundamentals, Technologies, Applications, Economies)

Cas des capteurs à axes verticaux :

On distingue trois principaux types de profils dont les formes sont représentées sur la figure suivante.

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Ces éoliennes sont moins souvent utilisées car elles présentent un rendement moins important que les éoliennes à axe horizontal. C’est pourquoi elles sont rarement utilisées pour des parcs éoliens.

B. De l’énergie mécanique à l’énergie électrique

La figure suivante illustre les différents composants internes à une éolienne de type axe horizontal :

Intérieur d’une éolienne à axe horizontal

Les différents composants sont :

1 : Rotor 2 : Pales 3 : Nacelle 4 : Mât

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5 : Dispositif d’orientation de la nacelle 6 : Boîte de vitesse 7 : Frein 8 : Système de désenclenchement 9 : Boîtier électronique de contrôle 10 : Générateur électrique 11 : Anénmomètre et contrôle de la direction du vent

Plus généralement pour les deux types d’éoliennes :

1. Connexion au réseau et stockage d’électricité Lors de la production d’énergie, deux solutions peuvent être envisagées : on peut soit l’utiliser pour recharger des batteries qui serviront ensuite à la consommation, soit chercher à consommer directement cette électricité. Dans ce deuxième cas on distingue alors deux situations : soit il y a besoin de cette électricité au moment où elle est produite, et l’utilisateur utilisera sa propre électricité ; soit il n’y en a pas besoin et cette électricité sera revendue à EDF.

Il est bien entendu aussi possible de revendre l’intégralité de l’électricité produite, mais le but de ce projet étant de tendre à un bilan nul sur le plan énergétique nous n’avons pas pris en compte cette possibilité.

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La figure suivante résume ces deux possibilités :

Le principe d’une éolienne en autoconsommation

Une tension triphasée d’amplitude et de fréquence variable sort de la génératrice (ici l’éolienne), le redresseur va alors transformer cette tension en courant continu qui sera stocké dans les batteries. Ces batteries seront disposées en série dans une armoire de batteries.

L’onduleur permettra de transformer le courant continu en courant alternatif 230 V AC monophasé.

Il est alors possible de disposer de ces deux possibilités en implantant un sélecteur de source qui permettra de basculer l’alimentation entre les deux sources d’électricité : l’électricité de l’éolienne ou l’électricité du fournisseur d’électricité.

UTILISATION DE BATTERIES:

Comme dans le cas de l’électricité produite par l’énergie photovoltaïque, il est possible de stocker l’électricité dans une ou plusieurs batteries. L’électricité stockée est ainsi disponible sous forme de courant continu. Un onduleur est alors nécessaire pour passer en courant alternatif.

LE RACCORDEMENT AU RÉSEAU:

Il est possible de se raccorder au réseau. Dans la littérature, on trouve qu’il faut compter environ 6800€ pour un tel raccordement. Un bref devis avec une

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société de génie électrique, le raccordement représenterait une somme bien plus conséquente.

Principe de fonctionnement

Prix utilisés dans l’estimation des coûts :

Concernant le bilan consommation/revente, on compte un tarif moyen de 0,077€ le kW.h avec une augmentation annuelle des tarifs de 1%.

Le prix du rachat de l’électricité excédentaire produite est de 0,084€ le kW.h

C. Les différents paramètres

1. Le vent A grande échelle on observera une variation de l’importance du vent avec la géographie. On constatera alors une importante dépendance avec les différents types de climats et le relief comme l’illustre l’Atlas européen du vent suivant :

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Distribution des vitesses du vent à 50 m d’altitude

(Figure tirée de WIND TURBINE, Fundamentals, Technologies, Applications, Economies)

La figure suivante représente la carte du parc éolien actuel en France :

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Carte des parcs éoliens en France (source France Energie Eolienne)

Une étude plus précise du potentiel éolien indiquait que la ville de Rougnat se situe à la limite (à 3km) des zones présentant un potentiel éolien suffisant pour justifier l’implantation d’une éolienne. C’est pourquoi nous nous sommes tournés vers l’implantation d’une éoliennes de type « petit éolien » car présentant une faible vitesse de démarrage.

Ces petits systèmes sont actuellement utilisés pour permettre d’alimenter des domiciles, fermes, chalets ou commerces.

2. Mesure du vent : Il existe plusieurs types d'anémomètre :

L'anémomètre à coupelle

L'anémomètre à coupelle (dit de Robinson), constitué de trois demi coquilles dont la vitesse de rotation est directement proportionnelle à la vitesse du vent

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Anémomètre a coupelle

L'anémomètre a fil chaud

L'anémomètre a fil chaud, qui utilise le refroidissement d'un filament par le vent pour en déduire la vitesse du vent

Anémomètre a fil chaud. Le filament se trouve au bout du bras (télescopique) en plastique

L'anémomètre a hélice:

Ressemblant à un petit avion, il est couplé à une girouette et s'orientent dans la direction du vent. L'hélice, qui mesure la vitesse du vent, tourne autour d'un axe horizontal.

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Anémomètre a hélice. Ici c'est l'utilisateur qui joue le rôle de girouette,

en plaçant le capteur dans la bonne direction

l'anémomètre à plaque

Le plus simple des anémomètres de ce type consiste en une plaque carrée ou circulaire maintenue en face du vent par une girouette. On mesure la force exercée par le vent sur la plaque. Les instruments de ce type sont très précis pour les vents faible ou lors de variations lentes de celui-ci.

Il en existe encore d'autre tel que l'anémomètre laser ou Ultra-son qui était de toute façon hors de notre porté.

L'anémomètre a fil chaud

Principe de fonctionnement:

Le principe de ces appareils est de chauffer par effet Joule, un fil dont la résistance dépend de la température. Cet élément, placé dans un écoulement de fluide, et est refroidi par convection ; sa température et donc sa résistance, sont alors liée en premier lieu à la vitesse du fluide,ce qui permet de la mesurer.

Il existe principalement 2 méthodes pour faire fonctionner un tel anémomètre : La mesure a courant constant et la mesure a température constante.

Mesure a courant constant:

Le principe est simple, il suffit de faire passer un courant (constant) dans un fil chaud, et de mesurer la tension a ses bornes. Lorsque le vent souffle sur le fil, sa température diminue et donc la tension a ses bornes s'en trouve modifier.

Si cette méthode fonctionne, il suffirait donc ensuite d'étalonner l'anémomètre et de mesurer la tension mesurée pour différentes vitesses de vent

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La résistance Ri représente le fil

L'anémomètre à coupelle

Le principe de fonctionnement de l'anémomètre a coupelle est simplissime: Le vent s'engouffrant dans les coupelles fais tourner l'anémomètre autour de son axe, avec une vitesse proportionnel a celle du vent.

3. La Topographie On utilise souvent le modèle de couche limite logarithmique pour décrire la variation du vent avec la hauteur :

Où z est l’altitude, zref, vref et zo des constantes du problème.

Ce n’est rigoureusement vrai que dans la couche de Prandtl située proche du sol. Des modèles de rugosité sont alors souvent utilisés pour se ramener à une formule de ce type mais en faisant varier certains paramètres.

Il faut aussi prendre en compte la présence d’obstacle comme l’illustre la figure suivante.

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Implantation d’un système d’énergie éolienne

A plus grande échelle la topographie va avoir une influence dans la mesure où certains reliefs plus ou moins massifs peuvent arrêter le vent ou le modifier.

Ainsi il sera préférable d’implanter les éoliennes au bord de la mer ou au sommet des collines ou de montagnes bien dégagées. Il faudra alors dans le premier cas prendre en compte un risque d’érosion et pour les deux autres possibilités des risques de givrages.

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CHAPITRE 3 :

Economie d’Energie

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I. Bilan énergétique et économique actuel de

l'entreprise

Nous avons vu dans le chapitre1 la consommation de l'entreprise. Il est utile dans toute démarche d'économie d'énergie et de mise en place d'énergie nouvelle de réaliser à l’avance un bilan de l’entreprise, à savoir connaître l'équilibre dépenses-besoins. Ce bilan nous permet ainsi d'estimer les économies possibles, que ce soit sur le plan énergétique et économique.

M.Aznard nous a communiqué la répartition de la demande d'énergie thermique dans son entreprise:

-72% sert au chauffage de l'eau de teinture et de lavage

-8% sert au séchage de la laine

-20% sert au chauffage du bâtiment filature

A. Bilan des dépenses d'énergie actuel

L'entreprise consomme:

- 140 000 L (140 m3) de fuel lourd

- 2000 L de fuel léger

- 10 bouteille de gaz propane de 13kg

D'après la littérature, on a typiquement :

Type de combustible Equivalence énergétique kWh

Emission de Co2

1L de fuel lourd 11,6kWh 3,0Kg de Co2

1L de fuel léger 10 kWh 2,86Kg de Co2

1kg de gaz propane 12,8kWh 2,9 kg de Co2

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Une simple multiplication nous permet une estimation de l'énergie totale dépensée:

o Eélectrique=144 000 kWh

o Efuellourd=140e3*10=1,62e6 kWh (5,85e9KJ)

o Efuelleger=2000*10=20 000 kWh (7,2e7KJ)

o Egaz=130*12,8=1664 kWh (5,9904e6KJ)

Etotal chaudière= 1,64e6kWh

Remarque: On rappel l'équivalence énergétique: 1KJ=3600kWh

o Co2fuellourd=140e3*3.04=425,6 Tonnes de CO2

o Co2fuelleger=2000*2,86=5,720 Tonnes de CO2

o Co2gaz=130*2,9=377 kg de CO2

EmissionCO2 = 431,7 Tonnes

La première remarque lorsqu'on voit les chiffres est que la principale source d'énergie et le fuel lourd. Il fournit l'énergie thermique à l'ensemble des locaux et 100 fois plus d'énergie que n'importe quel autre source d'énergie. On se rend aussi compte que la consommation électrique est relativement faible (144 000kWh) comparée au 1,62 millions de kWh fournis par le fuel

L'énergie électrique n'étant utilisée que pour faire fonctionner les machines cela s'explique fort bien. Néanmoins, cette consommation d'électricité reste très modérée, elle est à peu près équivalente à la consommation de 2 foyer de 4 personnes. Il semble donc difficile au vu de la taille et l'investissement que représentent les machines de tissage d'envisager des économies d'énergie électrique. Il y s'agit tout de même de veiller à la mise en place des gestes d'économie d'énergie du quotidien. Nous nous porterons donc plus sur un point de vue de fourniture d'énergie électrique par les énergies renouvelables

La dépense de combustible pour fournir de l'énergie thermique est, elle, considérable. Il est donc bon de calculer les besoins énergétique réelle de l'entreprise pour cibler toute perte ou gaspillage d'énergie, en effet économiser un kW est plus rentable que d’en produire un.

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B. Bilan du besoin réel d'énergie actuel

1. Besoin énergétique pour le chauffage l'eau L'entreprise consomme

●2450 m3 d'eau de rivière à température ambiante (35% de la consommation d'eau) : pas d'énergie à fournir

● 4500m3 d'eau de la ville (65% de la consommation d'eau):

a) 50% soit 2250m3 est utilisé à température ambiante

b) 25% soit 1125m3 est chauffé à 40°C

c) 25% soit 1125m3 est chauffé à 98°C

On choisit une température ambiante de l'eau autour de 15°C, pour une première estimation des besoins.

Élévation de 1kg d'eau (soit 1L) de 1°C: 1000cal soit 4,184 KJ

a) Ea= Meau*∆T*4,18 ∆T=25°C

Ea=1125e3*25*4,184=1 17675e8 KJ

=0,32688e5 kWh

b) Eb= Meau*∆T*4,184 ∆T=83°C

Eb=1125e3*83*4,184= 3,90681e8 KJ

=1.0852e5 kWh

Chauffage eau

Etotal=1,4121e5 kWh (5,08356e8 KJ)

2. Demande énergétique pour le séchage de la laine Il est très compliqué d'estimer l'énergie utilisée pour sécher la laine. En effet les effets de vaporisation, les différentes affinités selon les textiles rendent les calculs difficiles. Pour ce calcul nous sommes parti d'une estimation provenant de l'ADEME.

«La plupart des procédés de séchage, basés sur la thermique, ont un faible rendement énergétique. Les procédés de séchage les plus courants par

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léchage à air chaud exigent théoriquement près de 700 kWh/m³ d’eau évaporée ; leur consommation réelle est 2 à 3 fois plus élevée » (source ADEME)

L'entreprise sèche 35 tonnes de laine par an. La teneur en eau de la laine passe de 27,5% à 10% d'eau.

• Eélémentaire= 700 - 2100 KWh/m3

• Meau évaporé= Mtotal* (τentrée -τsortie)= 35e3*(0,275-0,10)=6125 kg

• Veauévaporé=7 m3

• E= Veau* Eélémentaire=6,125*[700-2100]= 4287,5-12865,5 kWh (1,54e7KJ-4,63e7KJ)

3. Chauffage de la filature On suppose que le chauffage fonctionne pendant 7 mois, 83 heures par semaine et une moyenne de 4,5 semaines par mois (selon les responsables de Fonty). Cela équivaut à plus ou moins 2620 heures. Le reste de l’année il ne faut pas chauffer la filature pour maintenir une température de 20ºC.

On suppose aussi que le gradient thermique moyen pendant les 7 mois de chauffage est d'environ 12 degrés (on suppose une température de 20°C à l'intérieur, et une moyenne dehors pendant les mois d'octobre à mars de 8 °C selon les données de Météo France). A cette énergie à ajouter pour maintenir la température, il faut ajouter aussi celle qui est nécessaire pour chauffer le volume d’air au commencement de la semaine.

Selon les plans qu'on a obtenus on peut estimer un périmètre de 320 mètres et une hauteur moyenne des mûrs de 3,4 m.

Les murs de la filature sont en parpaing de 20 cm d'épaisseur, sans isolation, avec k=1 W/m°C (k : coefficient de conductivité thermique)

Le toit est isolé avec 10cm de laine de verre sous faux-plafond avec k=0,039 W/m°C.

Pour l'espace sur le plafond et sur la toiture des bureaux on suppose une température moyenne de 15°C.

La température entre le plafond et la toiture sera d’environ 10ºC au lieu de 8ºC.

La surface avec ce plafond est de 3100m2 et on laisse 100m2 pour la surface non destinée à la production (bureaux, couloirs...).

On a donc :

• 3100m2 d'isolation avec laine de verre k=0,039 W/mºC

• 3,4*320=1088 m2 des mûrs dont on prendra une k commun k=1 W/mºC

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• 100m2 de toiture pas isolé avec k=0,8 W/mºC

Pour chaque surface on a le suivant schéma:

________^^^Rconv1^^^____^^^Rmûr^^^____^^^Rconv2^^^________

• Rconv=1/ (h*A)

• Rmûr= L/ (k*A)

On suppose:

• h1= 6 W/m2°C

• h2= 25 W/m2°C

• hsous plafond = 4 W/m2°C

• Lbureaux=0,1m

• Q= (T1-T2)/ (Rconv1+Rmûr+Rconv2)

Pour les 3100m2 avec k=0,039 W/mK on a Q/A= 3,35W/m2

Pour les 1088 m2 des mûrs on a Q/A= 29,5 W/m2

Pour les bureaux on a Q/A= 8,93 W/m2

Une fois qu’on connaît les pertes on peut estimer l’énergie nécessaire pour maintenir la température de 20ºC pendant 7 mois.

E= (3,35*3100+29,5*1088+8,93*100)*2620= 1,14e5kWh

En plus on doit chauffer toutes les semaines l’air quand on commence la semaine. Ce sont environ 10540 m3 d’air. On va estimer un gradient moyen de 12ºC.

Eair= (10540*12*1,006*1,2*4,5*7) ÷3600= 1336kWh

E total=1,1514e5 kWh

En additionnant toutes les dépenses théoriques on arrive à une valeur de 3,9e5 kWh qui représente le 24% de l’énergie théorique fournie. Donc on voit qu’il y a beaucoup de pertes. Il est inadmissible que 76% de l’énergie fournie se perde. On peut admettre quelques pertes dans les tuyaux ou les échangeurs, et en plus à cause du rendement de la chaudière, mais pas si grandes.

Notre étude déterminera donc les causes de cette perte énergétique si élevée.

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BILAN DES DEPENSES ET DES BESOINS

Dépenses (kWh) Besoins (kWh) rendement

Chauffage-eau 11,8e5 1,41e5

Séchage 13,12e5 12,8e3

Chauffage bâtiment

3,28e5 1,15e5

Total 1,64e6 3,9e5 24%

II. Economie d’énergie

A. Estimation et recherche des pertes d’énergie

Le Bilan énergétique précédent est assez édifiant. En effet nous constatons un rendement global de l'installation de seulement 24%, avec nos estimations. Il s'agit donc maintenant d'équilibrer ce bilan en déterminant où sont les pertes et en quelles proportions.

Le fonctionnement général en matière énergétique de Fonty est le suivant: une chaudière à fuel, assez ancienne, datant de 1970. Elle fonctionne au fioul lourd, avec un démarrage au fuel léger: de l'eau est chauffée et transformée en vapeur jusqu'à 140°C. Cette vapeur circule dans des tuyaux et donne ainsi accès à une source de chaleur partout où l'on en a besoin dans l'entreprise. Les appareils ainsi alimentés sont:

• le séchoir équipé d'échangeurs thermiques air-eau pour un séchage à 90°C

• la cuve de lavage (dégraissage) de la laine

• les cuves de teinte de la laine où la vapeur est mélangée directement à de l'eau de ville pour obtenir des bains entre 98 et 120 °C.

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• 4 aérothermes du bâtiment filature pour le chauffage de ce bâtiment.

Deux circuits sont empruntés par la vapeur pour cette alimentation générale. Le schéma et les photos ci-dessous rendent mieux compte de cette réalité.

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• Le circuit 1 fait arriver la vapeur jusqu’au séchoir et fait ensuite un grand tour aérien et souterrain pour arriver aux aérothermes de la filature. Ce sont 600 mètres de tuyauterie.

• Le circuit 2 alimente les postes de lavage et de teinture. Ce sont 220 mètres.

• L’isolation totale des tuyaux n'atteint que 10 % de leur longueur totale.

Pour plus de détails, on peut rajouter:

Pour le circuit 1, au niveau des postes de teinture: l'eau chauffée par la vapeur représente un volume de 1,125e6 litres ou 1125 m3 par an; elle est portée d'environ 10°C à 98°C. Après son utilisation, cette eau qui est toujours à 98°C (car la température est maintenue constante par chauffage permanent) passe dans un échangeur thermique eau-eau pour réchauffer l'eau de lavage. Cette eau de lavage passe ainsi de 10ºC à 40°C. Ce sont à peu près 1,125e6 litres par an. A la fin on rejette l’eau à 40ºC à la rivière.

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Le séchoir de l’air jusqu’à 80ºC et ensuite, on rejette cet air directement. Pour connaître le débit on se sert de la suivante expression:

Flux massique= m*(ho-hf)*(Cpvap*∆Tlaine+hfgeau) ÷ (t*µ*Cpair*∆Tair)

En supposant la température moyenne de l’eau comme 45ºC et une efficience de séchage de 40% (selon affirmation ADEME), on arrive à Flux massique=0,87 kg/s. Et comme la masse volumique de l’air est 1,2kg/m3 on arrive à un débit de 0,7 m3/s. On assure ce débit grâce à deux moteurs de 7,5 kW.

Pour le circuit 2, les aérothermes sont au nombre de 4 et le volume chauffé représente un total de 10 000 m3 avec les bureaux.

De même, lors de la visite sur les lieux nous avons été surpris par le fait que pratiquement aucun des tuyaux distribuant la vapeur n'est isolé. Cela génère une perte d'énergie énorme.

B. Estimation de rendement de la chaudière

D'abord la chaudière Fonty est très vieille. Elle a été fabriquée en 1970. Selon la littérature, les chaudières à cette époque-là n’arrivaient pas à 70% de rendement. On va quand même supposer un rendement de 70%. (On n'a pas de donnée sur cette variable malgré nos recherches. Et actuellement, cette chaudière ne se fabrique plus.

Avec ce rendement on voit qu’on perd 4,92e5 kWh. La seule explication est qu’on ne profite pas de la totalité de la puissance calorifique des combustibles à cause des capacités internes de la chaudière.

• Rendement d’environ 70%: Pertes=1,64e6*0,3=4,92e5kWh

• Pertes de 4,92e5kWh

C. Estimation des circuits de tuyaux

Le circuit de distribution de vapeur est assez complexe. Il est composé de 2 circuits principaux. Le circuit1 est le circuit qui par de la chaudière passe par le séchoir, travers le bâtiment de teinture et la cour par des canalisation souterraine et va chauffer les bâtiment de filature. Le circuit 2 va rester dans le bâtiment de teinture, il va faire le tour de la section teinture, distribuant de la vapeur à chaque bac de teinture, et à la station de lavage.

Dans cette entreprise, il y a un circuit de 600 mètres qui ne servent pratiquement qu'au chauffage d’un bâtiment. C’est une structure très peu économique énergétiquement; cela d'autant plus que les tuyaux ne sont pas isolés. On rappelle que seulement 10% de tuyauterie sont isolés.

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Ceci nous a conduits à une étude sur les pertes dans les tuyaux qui est le suivant :

On a deux circuits de tuyaux: le premier est responsable du chauffage de la filature et de l’air pour le séchoir ; le deuxième qui emmène la vapeur pour chauffer l’eau de lavage et de teinture.

o Le matériel isolant des tuyaux qui le sont est la laine de verre (k=0,039 W/mK).

o Les tuyaux sont DN40 avec un diamètre de 48mm.

o La température dans les tuyaux est prise constante et avec une valeur de 100ºC.

o La longueur du circuit 1 est estimée à 600m

o La longueur du circuit 2 est estimée à 250m

o Pertes actuelles : 4,43e5 kWh

o Les parties isolées ont comme matériel isolant la laine de verre.

o Les tuyaux sont DN40 avec un diamètre de 48mm.

o La température dans le tuyaux on va la prendre constante et avec une valeur de 100ºC

On va utiliser une feuille Excel qui nous donnera les pertes de chaleur à travers des tuyaux.

D. Chauffage bâtiment

Le plafond de la filature est bien isolé avec des panneaux de laine de verre, mais les mûrs (100 m2 en parpaing). Ça représente une grande perte d’énergie comme le démontre le calcul suivant :

Sans isolant on est arrivé à Q/A= 29,5 W/m2, par contre si on met des panneaux de polystyrène extrudé pour isoler les mûrs on a Q/A= 4,2 W/m2.

On a une surface de 1088 m2 et on chauffe pendant 2620 heures. Si on calcule ce qu’on économise 7,2e4 kWh, équivalent à 62% de la dépense due au chauffage.

Si on somme tout on arrive à 8,84 e5 kWh, ça veut dire 53% de l’énergie que le fuel peut nous apporter. Les 47% restant, soit 2,75e5 servent au le chauffage de l’eau et de l’air. C’est à dire 17%. Les 30% de pertes sont des pertes normales pour les échangeurs de chaleur.

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E. Rejets d’air et d’eau chauds

Les procédés de lavage, teinture et séchage sont périodiques et pour cette raison, il est difficile d'utiliser leurs effluents (eau et air) dans des cycles par exemples. Toutefois, l'air chaud qui sort du séchoir à 80°C pourrait être réutilisé. On a un débit d’air de 0,7m3/s pendant environ une heure par jour, et 180 jours par an. Ça nous donne 4,54e5 m3 d’air recyclables. On peut le considérer comme une perte parce que pour l'instant, aucune réutilisation n'est faite.

III. Solutions

A. Chaudière

Après une étude et une recherche dans le domaine des chaudières, et un tenant compte l'abondance de bois dans le département de La Creuse on est arrivé à voir que le plus approprié pour notre entreprise est une chaudière à bois. Le rendement de ce type de chaudière est d'environ un 90%. Cela veut dire que qu'avec l'installation actuelle on économiserait 3,3e5kWh qui représentent 11500€ en fuel.

Elle serait alimentée à partir de pellets avec une puissance calorifique de 4,9 kWh/kg. En ce qui concerne le prix on estime 0,35€/kg.

Avec cette chaudière et en sachant que son rendement est de 90% on aurait besoin de brûler 6,7e5kWh. Ce sont donc 1,36e5 kg de bois.

Le coût du bois serait 47600€ par an, ce sont 9400€ moins qu'avant. Par contre le coût doit être d’un total de 40000€ pour l'achat et installation. Donc le temps de retour est de moins de 5 ans. C'est un bon retour sur investissement. En plus nos émissions en CO2 seraient mineures.

B. Tuyaux

Pour les tuyaux, nous proposons l’isolation la plus complète de toute la tuyauterie avec de la laine de verre. Les raisons de ce choix sont multiples. D’abord sa conductivité est très faible d’une valeur de 0,039 W/mK et avec son prix assez bas. De plus c’est un matériel très facile à manipuler et à couper. Il n’est pas combustible. En outre, il est inattaquable par l’air, la vapeur ou les acides. En ce qui concerne sa chaleur spécifique, elle est très basse ; cale

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permet de l’utiliser dans des régimes intermittents et très rapides. Pour conclure il faut dire qu’il évite que les tuyaux se corrodent.

Les prix qu’on a consultés pour ce matériel varient un peu, par contre ils restent toujours entre 3 et 6€ chaque mètre. On va prendre une valeur moyenne de 4,5€ qui paraît être assez correcte.

En ce qui concerne le coût d’installation on va ajouter au prix antérieur un total de 2,5€ qui représentent le coût du scellé, du aidant d’installateur et des coûts indirects.

Donc, au total, on a un coût de 7€ par mètre.

CIRCUIT 1 :

En ce qui concerne le Circuit 1 on va considérer que le temps dans lequel il n’y a pas de chauffage les pertes est égal à la moitié. Donc on va estimer 3310h.

En ce qui concerne les températures on a :

o 15% à 25ºC

o 10% à 15ºC (isolée 100%)

o 7,5% à 10ºC (souterraine)

o 67,5% à 20ºC

o Pour la partie aérienne non isolée on a :

o 410m à 20ºC et 90m à 25ºC, donc on prend une température de 20,9ºC.

On arrive à ces résultats :

Une déperdition annuelle de 197408,8kWh est environ 6909€

Une solution avec laine de verre d’épaisseur de 3cm et un coût typique de 7 euros le mètre (3500€ pour l’installation) nous donnerait :

Solution

Lambda Isolant 0,040 W/m.K

Epaisseur 0,03 m

Coût total de l'isolation 7 Euro/m

Coefficient k L du tuyau 0,28 W/m.K

Puissance par mètre 22,5 W/m

Déperdition annuelle 37176,6 kWh

Coût annuel des pertes 1301,2 Euro

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Pour la partie aérienne isolée on a une déperdition annuelle de 4874 kWh qui équivaut à environ 170€.

En ce qui concerne la partie souterraine on a une déperdition annuelle de 26953,4 kWh qui correspond à 943€.

L’installation de laine de verre avec un coût de 441€ aurait le suivant résultat :

Solution

Lambda Isolant 0,040 W/m.K

Epaisseur 0,03 m

Coût total de l'isolation 7 Euro/m

Coefficient k L du tuyau 0,28 W/m.K

Puissance par mètre 25,6 W/m

Déperdition annuelle 5075,9 kWh

Coût annuel des pertes 177,67 Euro

CIRCUIT 2 :

On rappelle que le Circuit 2 est composé de 220m sur lesquels 20 sont isolés, qu'il a un temps de fonctionnement de 4000h et une température extérieure pour tout le circuit de 25ºC.

Pour la partie non isolée on obtient une déperdition annuelle de 90478,8 kWh, ce qui fait 3166€.

L’installation de laine de verre avec un coût de 1400€ nous donne :

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Solution

Lambda Isolant 0,040 W/m.K

Epaisseur 0,03 m

Coût total de l'isolation 7 Euro/m

Coefficient k L du tuyau 0,28 W/m.K

Puissance par mètre 21,3 W/m

Déperdition annuelle 17039,1 kWh

Coût annuel des pertes 596,36 Euro

La partie isolée a une déperdition annuelle de 1703 kWh qui correspond à un coût de 60€.

BALANCE

Pertes annuelles (kWh)

Pertes annuelles (€)

Coût installation (€)

Actuel 3,2 e5 11200 0

Isolation totale

1,9e4 665 5341

On dépense un 80% moins qu’avant. On économise 1,38e5kWh qui équivalent à un coût de 4830€ tous les ans avec une inversion de 5341€. C’est une inversion magnifique. Il ne faut qu’un peu plus qu’un an pour économiser la dépense.

Si on supprime le circuit 1, on doit supprimer les calculs sur le même et on économiserait toutes ses pertes. Ce sont 2,3e5kWh et 8023€ plus le coût d’isoler ce circuit qui sont 3941.

Pertes annuelles (kWh)

Pertes annuelles (€)

Coût installation (€)

Actuel 3,2 e5 11200 0

Isolation Circuit 2 et suppression Circuit 1

6,6e4 2310 1400

On aura besoin par contre d’installer une chaudière ou une pompe de chaleur pour le chauffage de la filature. Le binôme 1 est le responsable de cet aspect.

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C. Chauffage bâtiment

Dans la partie de calcul des pertes les plus importantes on démontre qu’on dépense trop d’énergie si on n’isole pas les surfaces par lesquelles la chaleur peut s'échapper. Pour nous ce problème apparaît dans les mûrs de la filature. Il faut les isoler.

Pour une isolation simple des bâtiments déjà construits il y a beaucoup de possibilités. On peut ajouter de la laine de verre ou minérale, mousse de polyéthylène, élastomère, etc ou des panneaux comme le cempanel.

Les matériaux les plus utilisés et leurs prix approximatifs sont les suivants:

Matériel Conductivité (W/m°C) Prix approximatifs (€/m2)

Laine de verre 0,04 9

Laine minérale 0,03 11

Ouate de cellulose 0,039 8

Polyuréthane 0,02 17

Liège 0,3 27

Polystyrène extrudé 0,033 8,5

Les prix sont approximatifs pour une épaisseur d'environ 80mm.

On peut voir que les matériaux les plus intéressants sont le polystyrène et l'ouate de cellulose. Les autres sont plus chers et possèdent des conductivités plus élevées. Ces deux matériaux sont très semblables en ce qui concerne la conductivité, la facilité d'installation et la nécessité d'une couverture. On devra les comparer économiquement.

Pour Fonty on voit après les calculs que dans 1088 m2 de mûrs on perd plus de chaleur que dans 3100 m2 de toiture. Cela nous montre que l'isolation des mûrs pourrait être une bonne manière d'économiser de l'énergie.

Comme on vient de le dire, le polystyrène et l'ouate de cellulose sont les solutions les plus économiques et les plus faciles à installer. Ils possèdent en plus une bonne résistance à l'humidité et une excellente résistance thermique. Ils ne sont pas toxiques, et leur taux de recyclage est correct.

Pour choisir l'épaisseur on peut faire un petit calcul du coût. Il faut estimer le coût de chaque kWh dépensé en fonction d’épaisseur et ajouter le prix des panneaux en fonction de l'épaisseur aussi.

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Par exemple pour le polystyrène si on regarde les données des principaux distributeurs des panneaux on obtient un rapport prix/épaisseur = 1,11.

En ce qui concerne le coût des kWh, dans la partie économique on a calculé une valeur de 0,04€.

L'expression finale suivante est obtenue: (3,156/ (0,27+30L)) +1,11L. Si on la dérive et l'égale à zéro, on obtient la valeur L=0,3. Cette valeur nous donne une idée de l'épaisseur optimale pour une durée des panneaux d'un an, mais on va les utiliser beaucoup plus longtemps.

Grâce à cette résistance, l’inversion va être rentable avec une fiabilité du 100%, donc on prendra l'épaisseur la plus grande.

Donc on a :

________^^^Rconv1^^^____^^^Risola^^^^____^^^Rmûr^^^____^^^Rconv2^^^________

Rconv=1/(h*A)

Rmûr=Risolar= L/(k*A)

On suppose:

h1= 6 W/m2°C

h2= 25 W/m2°C

Lmûr= 0,2 m

Q= (T1-T2)/(Rconv1+Rmûr+Risola+Rconv2)

Pour le polystyrène, en considérant toutes ces données, on arrive à une valeur Q/A=4,2W/m2.

On dépense 72480 kWh moins par an avec un coût d'installation et de couverture plus 9248€.

Pour l'ouate de cellulose, avec toutes les données, on arrive à une valeur Q/A=5,1 W/m2.

On dépense 69900 kWh moins par an avec un coût d'installation plus 8704€.

Ce sont 544€ de différence et la première solution représente 2580kWh moins par an qui sont environ 110€. Donc il faudrait 5 ans de duration des panneaux pour que le polystyrène extrudé soit la meilleure solution et on sait que les panneaux auront une duration beaucoup plus longue.

70

Avec ces panneaux on consomme pour le chauffage 42856kWh. On économise 72500kWh qui représentent 16700€ par an et avec simplement une inversion de 9250€ plus le coût de livraison et mis en oeuvre.

En ce qui concerne l'isolation du plafond on peut dire qu'elle est assez bonne avec une conductivité très basse. On croit que la chaleur qu'on perd au travers de la toiture est assimilable. En plus l'installation n'est pas aussi facile que pour les mûrs. L’installation des panneaux de polystyrène peut être une dépense de 15000€, donc un an plus tard on va arriver à gagner ce qu’on a mis pour l’inversion.

D. Rejet d’air (recyclage de l’air)

Dans la partie des pertes on dit que les rejets d’air à 80ºC après le séchage peuvent être considérés comme des pertes. Il y a un flux d’air de 0,7 m3/s pendant le fonctionnement du séchoir. Cet air a une humidité élevée, proche de 30%. Pour pouvoir le réutiliser il faudrait le déshumidifier. Donc on a besoin d’un déshumidificateur.

Notre recherche n'a pas eu un bon résultat final parce qu'on n'a pas trouvé de bonne solution. On a le problème d'un débit assez grand et pendant une heure chaque jour. Ce n’est pas assez de temps pour économiser une dépense aussi importante que celle d’un déshumidificateur. En plus quelques fois on a besoin de chauffer l'air comprimé avant de sortir du déshumidificateur.

Donc, un investissement assez grand avec une utilisation assez faible et en plus une consommation d'énergie ont comme résultat la décision de garder le système tel quel.

Par contre on a pensé aussi à utiliser cet air pour créer de l'énergie grâce a une turbine. Mais cette étude corresponde plus au binôme 2, responsable de l'aspect électrique. Par faute de tempes il n’a pas été possible de réaliser cette étude.

IV. Quantité de pétrole

Si on regarde la littérature sur les combustibles et leurs émissions de CO2 on trouve les valeurs suivantes :

o CO2fuellourd=3,04 T/m3

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o CO2fuelléger=2,86 T/m3

o CO2gaz=2,9 kg/L

Pour Fonty on obtient

o CO2fuellourd=140e3*3,04=425,6 T de CO2

o CO2fuelleger=2000*2,86=5,720 T de CO2

o CO2gaz=130*2,9=377 kg de CO2

Emission CO2 = 431,7 Tm

Avec nouvelle installation et ancienne chaudière :

Si on ne change pas la chaudière et si par contre on prend toutes les mesures qu'on vient de dire (isolation tuyaux et mûrs), on a une besoin d'environ 6e5 kWh. Avec notre chaudière ça représente brûler du fuel pour valeur de 9e5 kWh et donc ce sont 8e4 litres de fuel (43% moins qu'avant. Donc les émissions de CO2 seront un 43% plus petites qu'avant.

Emission C02 =245,7 Tm

Avec nouvelle installation et nouvelle chaudière:

Si par contre on change la chaudière et on met en place une chaudière à bois de la puissance nécessaire (environ 200kW) les résultats sont assez différents. Il faut dire aussi qu'on va prendre en compte les isolations aussi. Le rendement de ces chaudières est au minimum de 90%. On aurait donc un besoin de brûler 6,7e5 kWh.

Avec cette chaudière on aurait besoin du bois. Selon nos données la puissance calorifique du bois est environ 4kWh/kg. Pour nos besoins ils seraient 1,67e5 kg de bois. La combustion du bois a comme résultat une émission de CO2 de 0,3kg/kWh. Donc l'émission de notre système serait 200 Tm de CO2.

Emission C02 =200 Tm

En plus il faut dire qu’avec une chaudière à bois les émissions de C02 vont pouvoir suivre le cycle des plantes. Le CO2 émis par la combustion du bois est en fait partie intégrante d’un cycle. On ne ré-émet que le CO2 capté par la plante au cours de sa vie.

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V. Etude réglementaire

A. La règlementation

1. Concernant la chaudière La règlementation sur les chaudières est fonction de leur puissance.

La chaudière actuelle de Fonty possède une puissance de 2,4 kW et fait donc partie des chaudières de faible puissance (4 à 400 KW) régies par l'arrêté du 9 Mai 1994. Cet arrêté impose:

o Un rendement minimum qui doit être garanti par le fabricant à l'achat;

o Des contrôles réguliers par l'exploitant de ce rendement; ceci dans un souci de respecter l'environnement;

o Des contrôles périodiques par un expert agréé, selon des normes techniques définies.

Le rendement de la chaudière de Fonty est au maximum de 70%. Elle nécessiterait d'être remplacée.

Pour en savoir plus, on peut consulter les sites suivants où se trouvent les textes règlementaires complets:

http://www.industrie.gouv.fr/energie/developp/econo/se_eco_a3.htm

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000547691&dateTexte=20080303&fastPos=1&fastReqId=846879615&oldAction=rechTexte

http://admi.net/jo/INDE9400119A.html

2. Concernant les bâtiments D'un point de vue isolation thermique, aucune règle n'est imposée aux bâtiments industriels. Cependant, il est de l'intérêt économique des industriels d'avoir une isolation correcte de leurs bâtiments, afin de maîtriser leurs dépenses énergétiques.

Le centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) et l'Institut national de l'Environnement industriel et des Risques (INERIS) apportent des conseils. (www.cstb.fr et www.ineris.fr

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3. Concernant les isolants: laine de verre et polystyrène extrudé

Eux non plus ne font pas l'objet d'une règlementation pour leur utilisation industrielle. Des conseils sont donnés pour tenir compte de diverses propriétés de ces matériaux dont leurs impacts sur l'environnement et la santé. Nous joignons ici les fiches techniques de ces 2 matériaux et les préconisant bien que, des points négatifs comme "l'énergie grise" (énergie que nécessite un produit de sa conception à sa destruction finale) leur sont signalés.

www.ale-lyon.org/download/dossiers_tech/FT13-0405-I%20-%20polystyrene%20extrude.pdf

www.ale-lyon.org/download/dossiers_tech/FT7-0405-I%20-%20Laine%20de%20verre.pdf

4. Concernant les émissions de CO2 Les quotas d'émissions de CO2 ne concernent pas Fonty qui possède une installation de combustion de moins de 20 MW. Cependant, chaque citoyen, particulier ou entreprise, est appelé à la vigilance.

www.industrie.gouv.fr/energie/developp/serre/textes/pnaq.htm

De même, le bilan carbone n'est pas obligatoire pour les PME

www.ademe.fr/bilan-carbone

5. Concernant les permis ou autorisations à demander

Pour s'équiper d'une nouvelle chaudière, si la puissance est inférieure à 2MW, une déclaration devra être faite auprès du préfet qui lui transmettra officiellement la règlementation nationale.

Au dessus de 2MW, il est nécessaire d'obtenir l'autorisation préalable du préfet.

Les travaux d'isolation que nous préconisons ne nécessitent aucune autorisation préalable dans la mesure où ils ne modifient pas les constructions actuelles.

B. Les aides financières

Les renseignements pris auprès de l'ADEME et de la DRIRE nous ont indiqué que l'entreprise Fonty ne peut bénéficier d'aucune aide financière de l'Etat, pour des travaux d'isolation des murs et des tuyaux, ainsi que pour un changement de la chaudière.

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Le crédit d'impôt ne s'applique pas non plus, à l'heure actuelle, aux entreprises.

VI. Etude de rentabilité

Pour faire un bilan économique final il faut distinguer 2 cas: d'abord les mesures sans changer la chaudière et après les mesures incluant le changement de chaudière. On doit faire ça parce que si on change la chaudière on va changer le combustible et on ne peut pas comparer l'énergie qu’on obtient à partir de combustibles différents.

On va montrer un tableau en comparant les mesures, les prix et les dépenses pour chaque cas:

Sans changer la chaudière:

Installation Pertes anciennes

Pertes après projet

Prix installation (€)

Balance économique annuelle

kWh € (fuel) kWh € (fuel)

Chaudière 4,92e5 17220 2,3e5 8050 0 -9170

Tuyaux

3,2e5

11200

1,9e4

665 5341 -10535

Mûrs 1,15e5

4025

4,25e4

1488 15000 -2537

Total 18341 -22242

Selon notre bilan on fait un retour sur investissement immédiat. Nos pertes actuelles sont 2,92e5 kWh plus les pertes des échangeurs. En ce qui concerne le séchoir le rejet d'air on ne le considère pas une perte, sinon une possibilité future.

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En changeant la chaudière :

Installation Pertes anciennes

Pertes après projet

Prix installation (€)

Balance économique annuelle

kWh € (fuel)

kWh € (bois)

Chaudière 4,92e5 17220 6,7e4 4786 40000 -12434

Tuyaux

3,2e5

11200

1,9e4

1357 5341 -9843

Mûrs

1,15e5

4025

4,25e4

3035 15000 -990

Total 60341 -23267

D'après cette balance on aura un temps de retour de 2,6 ans pour l'installation complet et nos pertes actuelles sont 1,285e5kWh plus les pertes thermiques des échangeurs. On perd 1,635e5 kWh moins en changeant la chaudière.

Notre conseil est de changer la chaudière parce qu'on gagnerait beaucoup en rendement et on dépense chaque an 1,6e5 kWh moins. Cela signifie une grosse économie.

VII. Conclusion

Après notre étude d'économie d'énergie on peut conclure en disant que les principaux problèmes de Fonty sont au nombre de deux: des circuits de

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tuyaux très longs et non isolés, et une chaudière très vieille avec un rendement très faible. Ces deux problèmes sont la cause d'une dépense énorme par rapport aux besoins. Fonty en profit que le 24% de l'énergie qu'elle brûle. En faisant une isolation Fonty peut profiter le 65% , et en plus si on change la chaudière on profite le 81% et en plus on doit créer 1,635e5 kWh moins d'énergie

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CHAPITRE 4 :

Fourniture de

l’énergie thermique

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L'entreprise consomme la plus grande part de son énergie en énergie thermique (chauffage de l'eau, des batiments, séchage). Dans une démarche de développement durable, il est logique une fois la perte minimisé et dans un esprit d'indépendance énergétique d'étudier la mise en place d'énergie renouvelables comme source d'énergie.

Cette partie fait l'objet d'un travail de binôme. Le binôme, Lobligeois Florent et Texier Olivier, va étudier plusieurs solutions de fourniture d'énergie thermique, en déterminer le potentiel, et les scénarios de fourniture d'énergie imaginable. Un rendu règlementaire et économique sera aussi donné à chacune des solutions.

La fourniture d'énergie thermique à partir d'énergie renouvelable peut se faire de deux manières: un apport de chaleur par le biais d'une électricité produite à partir d'énergie renouvelable, un apport de chaleur provenant directement d'une source thermique. La première solutions est pour des raisons de rendements peu envisageable et sera éventuellement étudier par le binôme chargé de la fourniture en électricité. Les dispositifs de fourniture de chaleur par énergie renouvelable par un transfert direct de chaleur sont de loin les plus performants. Les principales sources d'énergie thermique sont l'énergie solaire, la géothermie et les pompes à chaleurs. Dans un premier temps le travail de binôme s'est partagé entre une personne étudiant le potentiel solaire, et une autre la solution géothermique et aérothermique.

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I. Etude réglementaire de la mise en place de

solutions thermiques

A. Réglementation relative au solaire thermique

La mise en place de panneaux solaires thermiques nécessite seulement une déclaration de travaux – remise à la mairie du lieu - pour une installation sur des bâtiments existants. C’est le cas de l’entreprise Fonty.

B. Règlementation relative à la géothermie

La réglementation varie selon le système géothermique utilisé: il faut distinguer les véritables gîtes géothermiques (exploitation des eaux souterraines) des autres. D'un point de vue législatif, on considère trois classes d'exploitation géothermique: les gîtes à basse température (<150 °C en surface), les gîtes à hautes températures (>150 °C en surface) et les gîtes de minime importance. Les principaux textes de loi auxquels se reporte l'exploitation de la géothermie sont le Code Minier et le Code de l'Environnement (anciennement loi sur l'eau).

1. Les gîtes géothermiques La réglementation concerne les installations qui ressortent du code minier: il s'agit de l'exploitation d'un véritable gîte géothermique (anomalie thermique locale pas rapport au contexte des terrains en place) avec application des dispositions des textes du code minier (déclaration des forages de plus de 10 m de profondeur au titre de l'art. 131) et du décret n°78-498 du 28 mars 1978 fixant les règles de recherches et d’exploitation de géothermie.

L’exploitation de l’installation est soumise à la police des mines (décret n° 2006-649 du 2 juin 2006). L'autorisation minière d'ouverture de travaux (arrêté préfectoral) vaut autorisation au titre du Code de l’Environnement :

- rubrique 5.1.1.0 de la nomenclature (art. R214-1 du code de l'environnement – titre V) si l'installation comporte un prélèvement et une réinjection de l'eau refroidie : déclaration au préfet si le débit prélevé et

compris entre 8 et 80 m3/h - autorisation préfectorale pour un débit

supérieur à 80 m3/h. A noter : pas de procédure "eau" pour un débit

inférieur à 8 m3/h.

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- rubrique 5.1.2.0 (travaux de recherches et d'exploitation de gîtes géothermiques) se rattache à la notion de "gîte" (anomalie thermique locale pas rapport au contexte). La récupération de la chaleur diffuse en nappe n'est pas concernée par cette rubrique.

Exploitation géothermique de minime importance

Si la profondeur des forages est inférieure à 100 m et si le débit calorifique maximal possible, calculé par rapport à une température de 20°C est inférieur à 200 thermies par heure (= 232 kW), il s'agit d'une exploitation géothermique à basse température de minime importance (cf. article 17 du décret n°78-498 du 28 mars 1978 fixant les règles de recherches et d’exploitation de géothermie). Les installations de minime importance doivent toutefois être déclarées à la DRIRE de la région concernée dès lors que le forage atteint 10 m de profondeur (quelque soit son débit calorifique).

De plus, les modalités évoquées précédemment et prévues à la rubrique 5.1.1.0 de la nomenclature "eau" (art. R214-1 du code de l'environnement) s'appliquent si l'installation comporte un prélèvement et une réinjection de l'eau

refroidie (déclaration au préfet si le débit prélevé et compris entre 8 et 80 m3/h -

autorisation préfectorale pour un débit supérieur à 80 m3/h). A noter : pas de

procédure "eau" pour un débit inférieur à 8 m3/h.

Exploitation géothermique basse température

La recherche et l'exploitation de gîtes géothermiques à basse température sont soumises à l'obtention d'un permis de recherche ou d'exploitation minier, délivré par la préfecture (code Minier, articles 98 à 103, et décret n° 78-498 du 28 mars 1978).se trouver à plus de 2 m des arbres

Les exploitations géothermiques à basse température nécessitant un forage de profondeur supérieure à 10 m et inférieure à 100 m est considéré comme un gîte à basse de température de minime importance (art. 17 du Décret d'application n° 78-488 du 28 mars 1978 relatif aux titres de recherche et d'exploitation de géothermie). Ils doivent être déclarés et autorisés par la DRIRE (Direction Régionale de l'Industrie, Recherche et Environnement) au titre de l'article 131 du code minier.

Les exploitations géothermiques à basse température nécessitant un forage de profondeur supérieure à 100 m sont soumises à une enquête publique de la DRIRE et à une décision préfectorale.

Exploitation géothermique haute température

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La recherche et l'exploitation de gîtes géothermiques à haute température sont soumises à la réglementation minière générale : notamment, obtention d’un permis exclusif de recherches par arrêté ministériel ou obtention d’une concession par décret en Conseil d’Etat (Code Minier, notamment titres II et III, et décret n° 2006-648 du 2 juin 2006).

2. Les autres exploitations géothermiques Pour toutes les autres exploitations géothermiques comme par exemple la récupération de la chaleur diffuse (cas de la plupart des installations domestiques avec utilisation de sondes géothermiques en forages verticaux en circuit fermé ou en sondes horizontales en nappe), il ne s'agit pas de géothermie au sens juridique du terme mais de récupération de chaleur diffuse. Les installateurs où les foreurs parlent dans ce cas abusivement "d'installations géothermiques". La procédure à suivre se résume à une déclaration à la DRIRE (art 131 du code minier) pour les forages de plus de 10 mètres de profondeur.

Un ouvrage souterrain à une profondeur inférieure à 10 m n'est soumis à aucune réglementation particulière. Ainsi, les exploitations géothermiques basse énergie à capteurs horizontaux ou les puits thermiques n'ont pas de restriction juridique. Toutefois, pour un fonctionnement optimal, la surface occupée par ces ouvrages ne doit pas être couverte et des distances sont à respecter pour les capteurs horizontaux :

− se trouver à plus de 2 m des arbres

− se trouver à au moins 1 m 50 des réseaux enterrés non hydrauliques

− se trouver à au moins 3 m 50 des réseaux d'évacuation, puits, fondations, fosses septiques.

II. Aides et Subventions

Les aides financières pour la mise en place d’énergies renouvelables de type thermiques sont gouvernées par une convention commune à la région hôte du site et à l’ADEME (représentant l’état). Après avoir contacté le service d’Environnement, Habitat et Cadre de Vie de la région Limousins. La convention 2008 qui a juste été signée et pas encore publiée régit les aides de la manière suivantes :

Energies renouvelables thermiques

Géothermie et Solaire Thermique

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-aides sous la forme de subventions à l’entreprise pour un retour sur investissement sur 5 ans avec un plafond à 40% de l’investissement initiale.

- le système doit pouvoir fournir au moins 350 kWh/m2/an pour bénéficier des subventions.

Solaire photovoltaïque

-Subvention pour installation de puissance inférieure à 20kW en puissance de crête

-Montant de la subvention inconnue, étudié au cas par cas.

Eolien

-Pas d’aide prévu

Il s’avère que l’entreprise ne pourra pas avoir un retour sur investissement sur 5 ans ou moins lors de la mise en place de panneaux solaires thermiques. Nous prendrons donc le plafond situé à 40% d’aide pour les calculs de dépenses au cours de nos simulations. Pour la géothermie le détail des aides pris en compte sera expliqué dans le paragraphe concerné.

Après avoir contacté le pôle développement de département de la Creuse, il s’avère qu’aucune aide n’est donnée par le département, pour de mise en place d’installation.

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III. La fourniture d'énergie par panneaux solaire

thermique

L'entreprise Fonty possède une grande surface de toit (1400m2) ce qui peut s'avérer propice à la mise en place de panneaux solaires. Cependant les différentes dispositions possibles doivent être prises en compte afin de déterminer quel potentiel solaire nous devons estimer.

La toiture disponible pour l'installation de capteurs solaires thermiques est celle du bâtiment de teinture. C'est dans ce bâtiment que la plus grande quantité d'énergie thermique est consommé. Dans un souci d'efficacité et de limitation des pertes il est logique d'implanter les panneaux au plus près du lieu d'utilisation d'eau. Le toit du bâtiment teinture est orienté à 57° ouest en partant du sud et incliné d'un angle de 25° environ. Un espace est aussi disponible le long du bâtiment toiture, il y serait possible de construire un support aux panneaux de manière à avoir une orientation plein sud et une inclinaison comme on le souhaite.

Cependant la construction d'un support pour être exposé plein sud nécessite un investissement important en plus des panneaux. En outre de nombreux arbres sont situés à proximité de cette orientation, il faudrait donc les couper, ce qui n'est pas possible, les arbres n'appartenant pas à l'entreprise. Le gain d'irradiation avec une orientation plein sud ne serait donc pas suffisant pour justifier cet investissement. Le choix se porte donc sur la pose de panneau solaire directement sur le toit. Il est aussi possible pour cette solution de poser des supports permettant de choisir l'inclinaison. Une fois encore de tels supports rendent le coût de l'installation 30% plus cher pour un gain d'énergie insuffisant pour justifier ce coût.

Nous avons donc décidé d'évaluer la solution d'une pose de panneaux solaires thermiques directement sur le toit.

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A. Estimation de potentiel solaire

1. Potentiel solaire moyen Le rayonnement solaire reçu par un capteur solaire varie considérablement en fonction du lieu d'implantation, de son orientation, de son inclinaison et de la présence de masques éventuels. Suivant le cas, chaque paramètre peut avoir plus ou moins d'impact, il faut alors être capable d'apprécier leur importance cas par cas.

D'abord, il faut préciser que le rayonnement solaire est largement suffisant pour un chauffe-eau ou un système de chauffage solaire partout en Europe. Cependant les variations entre le Nord et le Sud sont réelles.

L'Europe (et la France) est divisée en 3 zones "solaires". Noter que le plus grand marché de capteurs solaires se trouve en Allemagne et dans la zone avec le plus faible ensoleillement.

2. Rayonnement, Orientation et inclinaison La position apparente du Soleil varie pendant la journée et suivant les saisons. A un moment donné, cette position est déterminée par les angles de son azimut et sa hauteur. En relevant ces coordonnées heure par heure on peut tracer la course apparente du soleil et dessiner un diagramme solaire.

Potentiel énergétique moyen en kWh thermique

par an et par m2

Durée d'ensoleillement

moyenne en heures par an.

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L'inclinaison et l'orientation du plan exposé au soleil se définissent comme suit

Généralement l'angle d'orientation est nommé α et celui d'inclinaison β

Idéalement, un capteur plan doit être orienté plein Sud et incliné à un angle perpendiculaire au rayonnement solaire, soit un angle de 50° en moyenne (angle correspondant à la latitude du lieu), par rapport à l'horizontal. Mais les écarts plus ou moins importants sont envisageables, car les pertes de performance sont souvent faibles.

Le rayonnement solaire est la superposition de 3 composantes: le rayonnement direct, le rayonnement réfléchis et le rayonnement diffus.

Differents rayonnements et influence de l’inclinaison du plan

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3. Potentiel solaire à Rougnat Nous avons utilisé les données provenant du site Internet sunbird (http://sunbird.jrc.it) pour connaître l'irradiation solaire à Rougnat. Ce site est particulièrement intéressant car nous pouvons entrer les coordonnées de l'entreprise (latitude, longitude) pour obtenir le rayonnement solaire moyen mensuel au cour de l'année en ce lieu. De plus on a aussi accès aux variations journalières de l'éclairement pour chaque mois de l'année. Ces variations sont données en fonction de l'orientation et de l'inclinaison du plan, on peut ainsi retombé sur l'irradiation journalière moyen pour chaque mois de l'année selon l'orientation et l'inclinaison du plan.

• Coordonnées de Rougnat: 46°03'17'' Nord 2°30'07'' Est

• Orientation du toit: α=56°

Irradiation à Rougnat:

kWh/m2/jour Jan Fev Mars Avril Mai Juin Juillet

Sud Angle optimal

1,985 2,779 4,101 4,912 4,759 5,491 6,028

α=56° ouest β=26°

1,2788 2,1723 3,4903 4,5637 4,7092 5,5355 5,9965

kWh/m2/jour Août Sept Oct Nov Dec année

Plein Sud 5,568 4,911 3,373 2,425 1,692 4,007

Toit du bâtiment

Inclinaison du toit: β=26°

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α=0° angle optimal β=36°

α=56° ouest β=26°

5,3195 4,2613 2,6955 1,7090 1,1752 3,6752

Remarque: l'angle optimal de 36° est l'angle pour lequel le flux radiatif moyen sur l'année est le

pus élevé

On voit aux résultats de ce tableau que la différence d'irradiation n'est pas tellement importante et ne vaut pas le coût de la mise en place de supports pour avoir une inclinaison et une orientation optimale. Cependant lors de cette mesure d'irradiation nous avons supposé un paysage environnant sans ombre, nous n'avons pas pris en compte le masque d'ombre possible du au arbre et autres.

Réalisation du masque d'ombre

Lors de la visite de l'entreprise nous avons été surpris de constater qu'il existe de nombreuses sources d'ombre.

Sur cette photo, on note la présence d'une colline et d'arbres du coté sud-ouest du bâtiment

teinture.

Nous avons donc réalisé un masque d'ombre, la procédure est décrite ci-dessous

Matériel

1. Une boussole

2. Un clinomètre (ou rapporteur et fil à plomb)

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3. Un relevé de la course du soleil correspondant approximativement à la latitude du lieu :

la course du soleil à 45° de latitude est valable pour la France métropolitaine

Procédure

1. Noter sur la fiche le nom du site, l'orientation et l'inclinaison prévues pour les panneaux

2. Se placer à l'endroit où les panneaux vont être installés, là où les ombrages risquent d'être

les plus importants

3. Repérer le sud avec la boussole

4. Pour chaque obstacle :

a- Noter son orientation par rapport au sud

b- Mesurer la hauteur de l’obstacle (montagne, arbres…) à l'aide du clinomètre

• Viser le sommet de l'objet, stabiliser le fil à plomb et lire l'angle sur lequel le fil de plomb se situe

c- Noter le point obtenu sur une fiche "Course du Soleil" : orientation sur l’axe horizontal et

hauteur sur l’axe vertical

5. Balayez le paysage entre plein est (-90°) et plein ouest (+90°)

Le résulats du masque d'ombre est la figure ci-dessous, ma course du soleil est celle à la latitude 45° Nord:

Masque d’ombre au niveau du batiment

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On s'aperçoit que la zone d'ombre ne semble pas si importante qu'on aurait pu le croire au vue des photographies et sur l'impression qu'on a sur les lieux. Cependant regardons maintenant l'irradiation journalière avec le masque d'ombre:

Irradiation à Fonty pour différentes configurations

kWh/m2/jour Jan Fev Mars Avril Mai Juin Juillet

Sud angle optimal

1,985 2,779 4,101 4,912 4,759 5,491 6,028

α=56° ouest β=26°

1,2788 2,1723 3,4903 4,5637 4,7092 5,5355 5,9965

α=56° ouest β=26° +ombre

0,7520 1,4192 2,8422 3,9240 3,2293 4,7310 4,0648

kWh/m2/jour Août Sept Oct Nov Dec année

Plein Sud α=0° angle optimal β=36°

5,568 4,911 3,373 2,425 1,692 4,007

α=56° ouest β=26°

5,3195 4,2613 2,6955 1,7090 1,1752 3,6752

α=56° ouest β=26° +ombre

4,4993 3,2992 1,7178 0,9630 0,6990 2,6784

Sur l'année en moyenne l'ombre nous fait perdre 27 % d'énergie par rapport à un plan à orienter et incliner de la même manière. Cette valeur est cependant acceptable et le dimensionnement de l'installation se fera avec les valeurs d'irradiation sur le toit avec l'ombre.

4. Les différentes échelles de temps d'irradiation Différentes échelle de temps sont à prendre en compte. En effet, même si l'on peut supposer l'activité de l'entreprise plus ou moins constante dans l'année les besoins, notamment de chauffages seront différents en hiver et en été. De plus

90

actuellement l'entreprise travail 4 jours par semaine pour des raisons d'économie d'énergie (la chaudière tourne au régime optimale pendant 4jours), cependant l'ensoleillement lui est réparti sur toute la semaine de façon presque équivalente. De même l'entreprise consomme principalement durant la journée, la fourniture d'énergie solaire est aussi rythmée par le cycle jour/nuit.

Irradiation moyenne au cour de l'année

Sans prise en compte de l'ombrage Prise en compte de l'ombrage

Irradiation quotidienne au long de l'année

Sans prise en compte de l'ombrage Prise en compte de l'ombrage

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Irradiation journalière au long de la semaine

Sans prise en compte de l'ombrage Prise en compte de l'ombrage

B. Dimensionnement sur la consommation annuel

d’énergie

1. Définition de l’objectif thermique des panneaux solaires

Le chauffage solaire thermique est une source d’énergie pouvant fournir une énergie pour le chauffage de l’eau ou de l’air. Après visite des locaux de l’entreprise il s’est avéré que le bâtiment teinture n’est pas chauffé et que le bâtiment filature, où se trouve les bureaux et qui est chauffé, est réellement masqué par le paysage. La possibilité d’intégrer des panneaux solaires pour chauffer l’air de ce bâtiment n’est donc pas envisageable. Face à ces constatations nous avons donc décidé de ne pas étudier la solution de chauffage de l’air à l’aide l’énergie thermique du soleil.

Pour ses besoins en eaux l’entreprise consomme 2250 m3 d’eau chauffé par an :

• 1125 m3 est utilisé pour le lavage et chauffé à 40°C environ

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• 1125 m3 est utilisé pour la teinture et chauffé à 98°C

La technologie actuelle permet d’atteindre des températures élevées à l’aide du solaire thermique. Une température de 98°C n’est pas inimaginable, notamment avec l’utilisation de panneaux solaire à tube (cf les différents panneaux solaire). Cependant ce type d’installation possède un débit trop faible par rapport aux besoins de l’entreprise, cela nécessiterai donc une grande surface, et donc un investissement lourd et avec un temps de retour beaucoup trop long. Suite à ses considérations et aux conseils de M. le Mauléon, directeur du pôle URE (Utilisation Responsable de l’Energie) à l’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) nous avons donc décidé de considérer un préchauffage de l’eau à 40°C. Ceci nous permettra de gagner une partie de l’énergie nécessaire au chauffage de l’eau.

Pour estimer l’énergie nécessaire au chauffage de l’eau nous prenons les températures d’eau sanitaire moyennée mensuellement à Guéret. En effet nous ne disposons pas des données pour Rougnat. Ces températures seront considérées aussi bien pour l’eau de la ville que l’eau de la rivière.

Température de l’eau de ville à Guéret en °C

Mois Janv Fev Mars Avril Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec

T eau °C

8.1 8.6 10.0 10.8 13.0 14.6 15.4 15.8 13.6 12.1 9.4 8.3

• Energie nécessaire pour porter 1125m3 à 40°C : 5.0154e+004 kWh

• Energie nécessaire pour porter 1125m3 à 98°C :1.1291e+005 kWh

• Energie total : 1.63064e5 kWh

• Energie nécessaire pour porter 2250m3 à 40°C : 1.0031e+005 kWh

Si on arrive à porter l’ensemble de la consommation d’eau à 40°C on arriverait à fournir : 1.0031e+005 / 1.63064e5= 61% de l’énergie nécessaire pour le chauffage de l’eau

93

2. Choix des panneaux solaire et de leurs mise en place

Pour les raisons évoquées dans le paragraphe précédent (débit, coût) les panneaux solaires choisis seront de type panneau à plaque. Il existe de nombreux modèles de panneaux solaires a plaques. Ce marché étant de plus en plus porteur les marques envahissent le marché, nous pouvons en citer certaines : Buderus, Clipsol, De Dietrich, Giordano, Velux, Viessman…. Le but de l’étude n’étant pas de choisir quelle marque ou quel modèle de panneau choisir pour l’installation. Les panneaux ayant tous plus ou moins les mêmes caractéristiques et les installateur leur contrats avec les constructeurs. Nous prendrons donc un panneau type pour dimensionner notre installation. Le choix d’un autre panneau n’ayant que très peu d’influence sur la surface nécessaire et sur le montant de l’investissement.

Comme précisé au paragraphe sur la détermination de l’irradiation, les panneaux solaires seront intégrés au toit du bâtiment teinture. Le coût supplémentaire engendré par la mise en place de support changeant l’inclinaison ou d’une petite construction exposé plein sud ne serait pas rentable. De plus la mise en place de support engendre une perte de place et poser des panneaux plein sud supposerai l’abattement d’arbre par la mairie ce qui est peu envisageable.

3. Détermination économique de la surface solaire optimale

Dans cette partie nous allons déterminer la surface de capteur optimale en fonction des considérations économiques et énergétiques.

Dans cette partie nous prenons en considération la consommation énergétique annuelle de l’entreprise pour le chauffage de l’eau. Les données annuelles sont ensuite rapportées à des données mensuelles puis journalière. Lors du rapport à la consommation journalière, il est bien sur pris en compte uniquement le nombre de jours de productions de l’entreprise (47*4=188)

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HYPOTHESE DE TRAVAIL ET ENERGIE FOURNI PAR LES PANNEAUX.

L’énergie fournie par un panneau est calculée par le biais de l’équation suivante :

echangeurpanneauIE ηη ××=

• E : énergie utile fournie par 1m2 de panneau

• I : Irradiation solaire

• ηpanneau : rendement panneau (0,6-0,7)

• ηechangeur : rendement échangeur (0,6-0,8)

L’énergie incidente considérée est celle calculée lors du calcul d’irradiation, pour des panneaux situés avec une orientation de 57° et une inclinaison de 26°. Rappelons les valeurs journalières en moyenne mensuelle.

kWh/m2/jour Jan Fev Mars Avril Mai Juin Juillet

α=56° ouest β=26° +ombre

0,7520 1,4192 2,8422 3,9240 3,2293 4,7310 4,0648

kWh/m2/jour Août Sept Oct Nov Dec année

α=56° ouest β=26° +ombre

4,4993 3,2992 1,7178 0,9630 0,6990 2,6784

Selon les principes retenus par la normalisation internationale (ISO) et européenne

(CEN), le rendement d’un capteur plan peut être caractérisé par trois coefficients indépendants de la température :

η = η0 – a1T* - a2 G(T*)2

avec :

η0 : coefficient de conversion optique (%)

� a1 : coefficient de déperditions thermiques par conduction (W/m2.K)

� a2 : coefficient de déperditions thermiques par convection (W/m2.K2)

95

La figure suivante présente les variations du rendement instantané en fonction de la

température réduite T* = (Tm-Ta) / G pour plusieurs types de capteurs.

On estime la température moyenne dans les capteurs à environ 45°C, la température moyenne ambiante calculée à Guéret est de 11,2°C. Le flux d’éclairement moyen est prix à environ 600W.m2.On trouve ainsi une valeur de T* au environ de 0,05. On estime donc le rendement de notre panneau solaire dans ces conditions au alentour de 0,65.

La littérature et notamment, l’ADEME (Eau Chaude Solaire, Manuel pour la conception, le dimensionnement et la réalisation des installations collectives) nous informe que le rendement d’un échangeur est de l’ordre de 0,6 à 0,8. Nous prendrons le cas le plus pessimiste de 0,6 et considérons que les pertes lors du transport sont prises en compte dans ce rendement.

On définit ainsi l’énergie apporté par le panneau solaire comme :

Sechangeurpanneautot IE ×××= ηη

• Etot : Energie fournie par le système de panneaux

• I : Irradiation solaire

• ηpanneau : rendement panneau (0,65)

Rendement des différents types de

96

• ηechangeur : rendement échangeur (0,6)

• S : surface de capteurs

Le graphe ci-dessous représente l’évolution des besoins en énergie au cours de l’année pour un préchauffage de l’eau à 40°C ainsi que la fourniture journalière en énergie en moyenne mensuelle selon la surface de couverture.

4. Dimensionnement avec recherche d’un optimum économique

Outre les préoccupations écologiques la principale motivation d’une entreprise et la recherche d’économie. L’installation de panneau solaire nécessite un lourd investissement. Il peut cependant représenter un intérêt économique lorsque qu’on s’intéresse au retour sur l’investissement.

Nous allons regarder la surface présentant la dépense la plus faible sur un temps d’observation de 5 et 10 ans.

Besoins et fourniture d’énergie au cours de

97

1ER CAS : RENDEMENT ACTUEL DE L’INSTALLATION

La propriété principale des courbes précédentes est la présence d’optimum à partir d’un temps d’observation de 15 ans, en l’occurrence un minimum. Cette propriété est intéressante. En effet, nous n’étions pas sûr de la présence d’un minimum économique pour l’installation. De plus pour un temps d’observation de 10 ans la courbe présente une pente très faible entre 0 et 200 m2.

La surface optimale pour un temps d’observation de 15ans est de 192 m2. Une installation de cette surface permettrait une économie d’environ 20 000 euros en 15 ans.

2EME CAS : RENDEMENT DE L’INSTALLATION ISOLE

Evolution de la dépense sur 5 et 10 ans en fonction de la

surface installée, rendement de l’installation isolé

Evolution de la dépense sur 5 et 10 ans en fonction de la surface installée, rendement actuel de l’installation

98

Le graphe précédent représente encore une fois l’évolution des dépenses en fonction de la surface installée. Cependant cette fois, le rendement de l’installation avec isolation à été pris en compte. Avec un rendement supérieur, la consommation en fioul diminue pour la fourniture d’appoint. On observe donc l’absence de minimum. Cependant l’écart de dépense, sur 15 ans par exemple, est faible (environ 10 000 euros) et l’économie de C02 serait conséquente. De plus pour cette simulation l’évolution du prix du pétrole n’a pas été prix en compte, et sur un temps d’observation plus long, on peut être sur de l’apparition d’un minimum économique.

Toutes ces observations tendent à prouver que l’installation solaire serait économiquement viable sur un long terme pour une surface installé de environ 190 m2.

3 EME CAS : RENDEMENT ACTUEL DE L’INSTALLATION ET PASSAGE A 5 JOUR DE TRAVAIL PAR SEMAINE.

Actuellement, pour des raisons de rendement de la chaudière, l’entreprise travaille 4 jours semaine. Cependant avec la mise en place de panneaux solaire thermique cela implique une perte de 3/7 de l’énergie qu’on pourrait récupérer. Il est difficile de penser que l’entreprise puisse fonctionner le week-end, cependant on peut penser que pour les mêmes raisons énergético-economique qui l’ont conduit à travailler 4 jours par semaine, l’entreprise puisse reprendre un cycle de travail de 5 jours par semaine. Le graphe suivant observe les dépenses en fonction de la surface solaire installée si l’entreprise travailler 5 jours par semaine. Cette modification implique que la consommation d’eau passerait de 12 000 L à 9 600 L par jour. Ainsi les besoins journaliers en énergie sont moins importants et en outre on peut potentiellement récupérer plus d’énergie avec un jour d’irradiation en plus.

Evolution de la dépense sur 5 et 10 ans en fonction de la surface installée, rendement actuel de l’installation, 5 jours de travail

99

Le passage à 5 jours de travail a pour conséquence directe une plus grande économie sur 15 ans et un temps de retour sur investissement passant de 15 à 12 ans. De plus la surface optimale est plus faible elle passe de 192 m2 pour à 154 m2 pour un temps d’observation de 15 ans. Cela signifie que si l’entreprise passe à 5 jours de travail elle économisera plus d’argent, plus rapidement et aura un investissement initial moins lourd avec près de 40m2 économisé soit près de 40 000 euros.

5. Dimensionnement avec recherche d’un optimum technique

La mise en place de panneaux solaires est à faire en prenant en compte l’énergie fournie par le mettre carré de panneaux. En effet un m2 de panneau ne fournira pas toujours la même énergie utile au système selon s’il est le premier ou le dernier. Il faut donc faire attention à ne pas surdimensionner l’installation. Le graphe ci-dessous présente l’énergie utile fournie par 1m2 de panneau selon la surface installée. On remarque que à partir de 192m2, l’énergie utile fournie par les panneaux diminue. C’est à partir de cette surface que l’installation commence à être surdimensionnée : la surface installée pourrai fournir plus d’énergie pendant certaine période et elle n’est pas utilisé. Une réelle optimisation passerait par une optimisation de la consommation à la fois journalière et annuelle pour consommer le plus lorsqu’on dispose d’un maximum d’énergie solaire.

Evolution de l’énergie fournie en fonction de la surface installée,

100

Ici le graphe représente l’énergie utile fournie par 1m2 de panneau en fonction de la surface installé mais avec un fonctionnement de l’entreprise de 5 jours par semaine.

De même qu’avec les considérations économiques, le passage à 5 jours de travail montre que la surface optimale est plus faible, on passe à 154m2 de surface optimale. Le graphe montre aussi que chaque m2 de panneau fourni plus d’énergie utile on passe de 220kWh/m2/an à 270kWh/m2/an.

Le passage à 5 jours de travail par semaine serait donc favorable pour des considérations à la fois technique et économique. Cependant il faudrait effectuer un suivit de consommation pour voir si le fait de travailler 5jours par semaine n’engendrerai pas une surconsommation trop importante de la chaudière.

Une simulation à l’aide du logiciel Simsol, logiciel gratuit sur Internet, montre que près de 50% du besoin annuel pour un préchauffage de l’eau à 40°C peut être atteint. Cela nécessiterait 192m2 pour 4jours de travail par semaine et 154m2 de couverture pour 5jours de travail par semaine.

Il est utile de rappeler que pour être éligible chaque m2 de panneau doit pouvoir fournir au moins 350 kWh par an. On vérifie avec le graphe suivant cela est le cas jusqu'à 240m2 de panneau installé.

Evolution de l’énergie fournie en fonction de la surface installée,

Evolution de l’énergie fournie en fonction de la surface installée,

Energie potentiellement fournie sur l’année

101

6. Dimensionnement avec la consommation journalière, notion d’efficacité

Le dimensionnement d’une installation passe à la fois par une estimation de la consommation annuelle mais surtout par une optimisation de la consommation journalière. Si l’entreprise Fonty a pu nous fournir ses données de consommation annuelles que nous avons rappelé lors de la présentation de l’entreprise, il a été impossible pour eux de nous donner une estimation de leur consommation au cours de la journée. En effet l’entreprise est de petite taille et travail principalement en fonction des commandes qu’elle reçoit de la part de ses clients.

Nous allons effectuer les simulations à l’aide du logiciel Simsol.

Nous pouvons simplement comparé les différentes efficacité des installation en fonction du profil de consommation journalière de l’entreprise. Deux profils seront comparés :

-1 profil de consommation constante au cours de la journée avec 1h de pause à midi : « profil1 ».

-1 profil de consommation dite « journée » qui sera censé être optimisé : « profil 2 ».

Profil 1 Profil 2

Deux variantes de systèmes sont à envisager : une variante avec présence d’un système de stockage, une variante avec un échangeur à plaque qui chaufferait l’eau quand on en a besoin avec le potentiel solaire actuel. Le logiciel ne permet pas en prendre en compte la deuxième variante. Nous regarderons donc celle-ci plus tard.

102

Pour la première variante avec système de stockage le logiciel Simsol préconise l’utilisation de 4 ballons de 3000 L. Le logiciel prend en compte l’irradiation à Limoge avec un échangeur interne au ballon (les 4 ballons de 3000L sont assimilé à 1 ballon de 12000L.

Après simulation des deux différents types de profil avec une surface de 190m2 on obtient :

-profil 1 :48 %

-profil 2 : 47%

D’après le logiciel Simsol, il n’y a pas de grande différence d’efficacité énergétique entre les deux profils de consommation. Cependant le profil journée n’est peut être pas celui le plus optimisé. Il faudrait connaître le vrai profil journalier de l’entreprise pour faire une estimation correcte. De plus nous avons considéré l’utilisation de stockage qui optimise l’apport solaire.

7. Sytème d’échange de chaleur et de stockage Comme mentionné précédemment, 2 solutions sont possible : avec ou sans stockage.

La solution avec stockage a pour avantage de prendre toute l’énergie solaire possible lorsque le liquide n’est pas à température à l’intérieur du ballon. Cependant cela nécessite la mise en place de ballon de forte contenance qui doivent être convenablement isolé. De plus à chaque tirage d’eau l’ensemble du liquide se refroidi.

La solution avec échangeur à plaque abandonne l’idée de stockage. L’eau circule dans l’échangeur et se réchauffe au gré de la température du fluide caloporteur et donc de l’ensoleillement. Cette solution permet de préchauffer uniquement l’eau utilisée et limite les pertes de chaleur. Cependant elle trouvera son optimisation que par le passage de l’optimisation du profil journalier de consommation de l’entreprise.

Pour des raisons de temps et d’accès à des tables pour des échangeurs de cette envergure, nous n’avons pas pu dimensionner les échangeurs nécessaires.

103

8. Système d’appoint Le système d’appoint de la fourniture en eau chaude sera en fait le même que celui mis en place. C'est-à-dire que le système ne sera plus utilisé que pour porter l’eau chaude de teinture jusqu'à 98°C. C’est un système de chauffage qui distribue chaque poste un par un. Il est dessiné pour l’entreprise et adapté à son fonctionnement.

Appoint Lavage : Chauffage direct par introduction de vapeur dans l’eau

Appoint Teinture : Chauffage par échangeur dans les cuves.

9. Système de régulation Une petite pompe électrique, le circulateur, met en mouvement le liquide caloporteur quand il est plus chaud que l'eau sanitaire du ballon. Son fonctionnement est commandé par un dispositif de régulation jouant sur les différences de températures : si la sonde du ballon est plus chaude que celle du capteur, la régulation coupe le circulateur. Sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l'eau sanitaire du ballon.

10. Maintenance Un chauffe-eau solaire est vendu avec une garantie constructeur, généralement de 10 ans pour les capteurs et de 2 ans pour les autres composants. L'installateur assure la mise en marche. Ensuite, certains contrôles doivent être effectués au moins une fois par an. L'usager pourraient effectuer ces contrôles suivant les indications d'un carnet de maintenance préparé par l'installateur (ou l'Ademe). Ou bien, l'usager pourrait souscrire un contrat de maintenance, éventuellement groupé avec un contrat déjà souscrit pour la maintenance de sa chaudière.

Echangeur serpentin dans système de stockage

Echangeur à plaque photo et schéma de principe

104

Le fonctionnement d'un chauffe-eau solaire est très simple en comparaison avec une chaudière à gaz, par exemple. Néanmoins, on peut insister sur l'importance d'un voyant sur le groupe de régulation, pour signaler l'état de fonctionnement du système solaire. En effet, si l'appoint se met en marche automatiquement, il y aura toujours de l'eau chaude... même si le chauffe-eau solaire est en panne.

Exemple d’un contrat de maintenance

105

IV. Fourniture de l'énergie thermique par la

géothermie

A. Pré-étude: choix des systèmes d'exploitation

1. Configuration du sous-sol de Rougnat Lorsque l'on envisage une exploitation géothermale il est avant tout nécessaire d'effectuer une exploration afin de situer et en même temps mettre en évidence la structure et les possibilités de ressource du sol et des éventuels gisements [2]. Connaissant exactement l'emplacement de la Filature, on procède à une reconnaissance du sol afin de déterminer les systèmes d'exploitation possibles. Nous nous sommes donc rendus au Bureau de Recherche Géologique et Minière (BRGM) de Limoges afin de consulter les cartes de sous-sol de l'entreprise. On relève la composition suivante:

• Microgranites: roche intermédiaire entre le granite (roche plutonique) et la rhyolite (roche volcanique).Composition inhomogène, présence de quartz et de paillettes de mica noir.

• Granite à biotite et cordiérite: structure grenue homogène de grain moyen (1à 3 mm).Chimisme calco-alcalin monzonitique.

Il apparaît que le sous-sol est essentiellement constitué de roches granitiques. Il s'agit d'un terrain vieux de plus de 250 millions d'années. L'altération de ce type de roches conduit à la présence de couches argileuses et de quartz. Ces terrains sont très altérés en surface où les roches sont fracturées et les couches argileuses très présentes [1].

Il est très probable de trouver de l'eau de par la présence fractures dans les roches qui permettent une circulation rapide des eaux. Cependant il se pose le problème du renouvellement et du volume d'eau disponible. En effet, même si des aquifères sont présents, les débits d'eau souterraine sont très lents à cause d'une mauvaise porosité et perméabilité de l'argile qui constitue les couches supérieures du sol. On est donc exposé au problème de nappes fractionnées, non homogènes et d'un débit de renouvellement d'eau souterraine trop faible pour pouvoir exploiter ces éventuels aquifères.

Face à ces considérations, seule l'exploitation de l'énergie du sol par conduction est acceptable. On cherche par la suite à déterminer la technique

106

de captage (capteurs horizontaux, verticaux...) la plus appropriée pour le chauffage des bâtiments et le chauffage de l'eau.

2. Chauffage des locaux La Filature Fonty utilise 20% de sa consommation de fuel (28 m3/an soit un coût d'environ 9310 euros/an) pour le chauffage du bâtiment Filature qui s'étend sur une surface de 3100 m² avec 3,4 m de hauteur.

Etant donné la surface du bâtiment à chauffer, la solution du plancher chauffant par des capteurs horizontaux ou verticaux semble inappropriable. En effet il faudrait tout d'abord envisager de stopper la production de la filature et déménager les machines de production le temps de l'installation du plancher chauffant. De plus il faudrait mobiliser une surface de terrain trop importante pour les capteurs horizontaux et le prix de l'installation, quelque soit les capteurs, est de 100 euros à 150 euros le m² à chauffer soit 320 000 euros d’investissement. On arrive donc à un temps de retour sur investissement d'environ 320 ans.

Le puits thermique semble être une bonne solution puisque son fonctionnement est plus simple et moins coûteux. On envisage l'utilisation d'une pompe à chaleur air/air en sortie du puits thermique qui nous permettrait de convenir à la totalité du chauffage. Cette pompe à chaleur serait raccordée aux aérothermes de la filature déjà existants. Il faut prévoir l'évacuation des condensats, le tuyau enterré devra avoir une pente de 2%. On imagine l'installation suivante:

cheminée d’aspiration

aérothermes

pente 2%

PAC air/air

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On calcule un renouvellement d'air de 10540 m3 tous les 5 heures soit un débit de 2108 m3/h. Face à l'importance de ces dimensions, une étude de dimensionnement du puits thermique et de la pompe à chaleur est menée par la suite.

3. Chauffage de l'eau de teinte et de lavage

Environ 80% de la consommation de fuel est nécessaire pour couvrir le besoin énergétique du chauffage de l'eau de teinte et de lavage. L'entreprise Fonty consomme 140 m3 de fuel chaque année soit 112 m3/an pour chauffer l'eau. On estime donc la dépense annuelle liée au chauffage de l'eau à environ 37240 euros.

Les volumes d'eau à chauffer pour le bon fonctionnement de l'entreprise sont les suivants:

• 6000 L/jour d'eau chauffée à 40 °C

• 6000 L/jour d'eau chauffée à 98 °C

Cette eau est directement chauffée dans les machines par de la vapeur à très haute température. Ces volumes d'eau sont utilisés par cycle. On envisage un préchauffage de cette quantité d'eau à 40 °C. Par manque d’information, il est difficile d’estimer le débit nécessaire pour ces cycles de lavage et teinte que l’on imagine trop importants pour un préchauffage «direct » de l’eau. On décide donc de procéder au stockage de 12000 L d’eau dans 4 ballons de 3000 L chauffés par géothermie. On va donc étudier la rentabilité d'un préchauffage d'eau à 40 °C par une sonde géothermique (captage vertical) raccordée à une pompe à chaleur. La sonde géothermique va préchauffer le liquide caloporteur dont les calories vont être utilisées par la pompe à chaleur. En sortie de la pompe, le fluide caloporteur peut atteindre une température de 50 °C. Il chauffe alors l’eau stockée dans les ballons par l’intermédiaire d’un échangeur.

Nous procédons par la suite au dimensionnement des sondes géothermiques et de la pompe à chaleur afin de déterminer la rentabilité d'une telle installation.

108

B. Etude du puits thermique et des sondes

géothermiques: dimensionnement et rentabilité

1. Chauffage des locaux: puits thermique

a) Dimensionnement Le puits thermique doit restituer un débit d'air d'environ 2000 m3/h pour assurer le renouvellement d'air du bâtiment tous les 5 h. Il est relié à une pompe à chaleur air/air en sortie pour chauffer la filature. Les fiches techniques des constructeurs indiquent les COP (Coefficient de Performance) ou rendement des pompes à chaleur pour des températures d'air extérieur de 7 °C. Ce rendement diminue avec la température mais augmente lorsque l'écart de température entre l'air extérieur et l'air chauffé diminue. Il convient donc de dimensionner le puits thermique pour une restitution d'air à une température de 7°C minimum.

Il nous faut déterminer la longueur et le diamètre du tuyau en fonction du débit et de la température d'air en sortie du puits. Le transfert de chaleur est calculé numériquement à l'aide du logiciel Matlab. Les détails des hypothèses, équations et du code de calcul sont annexés.

D'après la littérature, les tubes utilisés pour les puits thermiques doivent résister à la pression de la terre et doivent être imperméables au radon (gaz radioactif naturellement présent dans le sol) qui est très présent dans le département de la Creuse. On utilise généralement des tuyaux en polyéthylène dont les caractéristiques sont les suivantes [5] [6]:

• Diamètre = 10 cm à 30 cm

• k = 0.4 W/(Km)

• Epaisseur = 5 mm

• Rugosité = 0.001 mm

Le fluide circulant dans le tube est l'air extérieur dont les caractéristiques physiques sont:

• Cp =1.006 kJ/(K.kg)

• ρ= 1.2 kg/m3

• µ=1.72 e-5 Pa.s

109

Remarque: Pour un diamètre de 30 cm et un débit de 2000 m3/h, on obtient des vitesses en sortie du puits de 7,8 m/s. Cette vitesse est beaucoup trop importante. Les vitesses dans les conduits ne doivent pas dépasser 3 m/s. En général, pour des forts débits, on utilise plusieurs conduits reliés à la borne de pris d’air qui doivent être espacés de 2 m [5].

On suppose une température constante du sol Tsol=12°C et une température moyenne en hiver Tair=6.75°C d'après les mesures de température d'air extérieur relevées à Guéret (température minimale en hiver de 4.6°C). On étudie le dimensionnement du puits thermique pour différents débits. Les débits étudiés ont été choisis pour limiter la vitesse dans les tuyaux à un maximum de 3 m/s. On obtient les résultats suivants:

On remarque que la longueur du tuyau nécessaire pour le préchauffage de l'air augmente avec le débit. Au-delà de 40 m de longueur, l’augmentation de la température est faible. On retiendra donc une longueur du puits thermique de 40 m.

110

Le diamètre influence peut la longueur du puits thermique, cependant plus le diamètre est petit meilleur est le préchauffage de l'air. On relève dans le tableau ci-dessous les températures obtenues pour une longueur de 40 m et un diamètre de conduite maximum (30 cm):

Débit (m3/h) Température (°C) Nombre de conduits pour restituer un débit de 2000 m3/h

50 11.8 40

100 11,7 20

200 11,5 10

300 11,4 7

350 11,3 6

On étudie les pertes de charges pour une longueur de conduite de 245 m (6 x 40 m de tuyaux enterrés à 2 m de profondeur + 1 m pour la borne d’aspiration):

111

Si le diamètre des tuyaux a une faible influence sur la longueur du puits à déterminer, les pertes de charges augmentent considérablement lorsque le diamètre diminue. Il faut faire un compromis entre les pertes de charge et un réchauffement homogène de l'air dans les tuyaux (des diamètres trop grands ne permettraient pas de réchauffer l'air en milieu des conduites). Un diamètre de 20 cm semble être un bon compromis. Ainsi, en minimisant les pertes de charge, on diminue la puissance électrique consommée par le ventilateur de la pompe à chaleur permettant la circulation de l'air dans le puits thermique. Par ailleurs, on veut un débit maximum pour limiter le nombre de conduits nécessaires pour restituer un débit de 2000 m3/h à la pompe à chaleur. On relève dans le tableau suivant la pression statique (pertes de charge) et la puissance du ventilateur (avec les pertes de charges totales) pour

un rendement η=0.9, un diamètre D=20 cm (soit 6 conduits de 40 m chacun) et un débit maximum de 350 m3/h:

Débit (m3/h) Pression statique (Pa) Puissance du ventilateur (W)

350 168,36 18,8

112

Les dimensions du puits thermique sont donc les suivantes :

• Longueur = 40 m

• Diamètre = 20 cm

• Nombre de conduits = 6

• Débit (dans chaque conduit) = 350 m3/h

• Profondeur = 1,5 m – 2 m

On calcule la température en sortie du puits pour différentes températures extérieures, la température du sol entre 1,5 m et 2 m de profondeur étant considérée constante à 12 °C :

Température extérieure (°C) Température en sortie du puits (°C)

-5 10,58

0 11

4 11,33

7 11,58

11 11,91

Quelque soit la température extérieure (inférieure à 12 °C), le puits thermique continue de préchauffer l’air. Il conviendra cependant de le boucher dès que la température extérieure est supérieure à la température du sol à 2 m de profondeur (12 °C environ) pour ne pas rafraichir l’air. Le préchauffage de l’air à une température de 11 °C va permettre à la pompe à chaleur de fonctionner dans des conditions optimales.

Pour une température moyenne en hiver de 6 °C, la pompe à chaleur doit élever la température de 14 °C. Avec un débit de 2000 m3/h, on calcule une puissance nécessaire de 10 kW. Pour un COP de 3 (correspondant à une température en entrée de pompe de 7 °C), la puissance absorbée par la pompe à chaleur sera 3,33 kW. On regroupe ci-dessous les caractéristiques de notre pompe à chaleur :

• Débit = 2000 m3/h

• Puissance absorbée = 3,33 kW

• Puissance restituée = 10 kW

• COP = 3 (pour une température extérieure de 7 °C)

• Puissance du ventilateur = 18,8 W

113

• Pression statique = 168,32 Pa

b) Rentabilité L’achat et l’installation d’une pompe à chaleur de 10 kW coûte environ

10000 euros. Le kit complet d’un puits thermique (borne prise d’air + collecteur 250 m de long + regard d’évacuation des condensats) coûte 2100 euros [4] [5]. On estime le coût des tranchées (448 m² sur une profondeur de 1.5 m à 2 m) à 6000 euros (estimation faite par rapport aux prix des terrassements). Le coût total d’installation du puits thermique avec une pompe à chaleur reviendrait à 18100 euros.

On estime que l’entreprise chauffe pendant 2620 heures chaque année. EDF facture 0.096 euros/kWh. Ainsi le coût de ce chauffage s’élève à environ 1685 euros/an pour une pompe à chaleur de puissance absorbée P=3,33 kW. En réalité, le puits thermique a été dimensionné pour restituer une température de 10 °C – 11 °C en entrée de la pompe, le COP est donc plus élevé et la consommation électrique sera sûrement moins importante que celle prédite. De plus la pompe a été dimensionnée pour une élévation de la température de 14 °C, avec une bonne isolation la puissance de chauffage nécessaire diminue en fonction du temps de fonctionnement de la pompe.

Avec cette installation, le chauffage est assuré par la pompe à chaleur sans besoin d’un appoint par la chaudière au fuel. La consommation de fuel pour le chauffage du bâtiment (20% de la consommation totale) s’élève à 9310 euros/an. Une telle installation est donc amortie au bout de 2 ans et 4 mois. De plus l'économie d'émission directe de C02 (sur la base de 3.04 tonnes de C02 émis par la combustion d'1 m3 de fuel lourd) est de 85 tonnes/an.

Dans le cas le plus favorable, l'entreprise a droit à 40% d'aides (proportion d'aide plafonné pour un retour d'investissement sur 5 ans). Pour une évaluation des aides plus précise, un dossier doit être constitué et examiné par le conseil régional du Limousin.

NB:

Tous ces résultats sont obtenus en considérant une température du sol constante à 12 °C. Les prix des travaux et des pompes étant très variables, le calcul de rentabilité est fait sur une estimation à partir de diverses installations existantes mais différentes. Il conviendra de vérifier la véracité de ces hypothèses et estimations pour valider le dimensionnement et le coût de cette installation.

114

2. Chauffage de l’eau : sondes géothermiques

a) Dimensionnement

On veut chauffer 12000 L d’eau à 40°C. Pour une température d’eau moyenne de 8°C en hiver (d’après les mesures de température de Guéret) et un rendement de l’échangeur thermique de 0.7, l’énergie nécessaire est 638 kWh. Pour un fonctionnement de nuit de la pompe à chaleur pendant 12 h, la puissance nécessaire est de 53,16 kW.

Pour un captage vertical, on utilise généralement des pompes eau glycolée/eau. Ces pompes ont un rendement optimal pour une température en entrée de l’évaporateur d’eau glycolée de 10 °C. Ainsi la puissance consommée est P=16 kW et la puissance calorifique à fournir par la sonde géothermique est 48 kW.

Les pompes à chaleur eau glycolée/eau ont des débits extérieurs (débit de circuit de captage) et intérieurs (débit du liquide frigorigène) définis en fonction de leur puissance. Le tableau suivant représente les caractéristiques d’une pompe à chaleur avec captage d’eau sur nappe [9] :

En suivant ces caractéristiques on détermine le débit de captage de 9,5 m3/h nécessaire pour une puissance fournie de 53,16 kW. On calcule une

115

température d’eau glycolée de 4.8 °C (circuit de captage) après avoir restituer sa chaleur à la PAC. On cherche à déterminer la profondeur de forage nécessaire en fonction du débit et de la température du circuit de captage en entrée de la sonde. Les tubes utilisés pour les sondes géothermiques sont généralement des tuyaux en polyéthylène dont les caractéristiques sont les suivantes [10]:

• Diamètre = 3.2 cm

• k = 0.4 W/(Km)

• Epaisseur = 2.9 mm

• Rugosité = 0.001 mm

Les caractéristiques de l'eau glycolée (20% de glycol) circulant dans la sonde sont [10] :

• Cp=3 855 J/(K.kg)

• ρ=1028,3 kg/m3

• µ=1.6 e-3 Pa.s

• k=0,5211 W/(m°C)

Les résultats suivants supposent un gradient géothermal de 70 W/m et une température du sol de 12 °C :

116

Plus le débit de captage est important (plus la puissance fournie par la PAC est importante) moins l’eau glycolée est réchauffée par la sonde. Les profondeurs de forage nécessaires pour permettre un bon fonctionnement de la pompe à chaleur (température de 10 °C) sont trop grandes. Seul un débit 2 m3/h correspondant à une puissance fournie par la pompe à chaleur de 11.23 kW permet d’obtenir un réchauffage de l’eau glycolée à 10 °C avec un forage de 80 m.

117

Les pertes de charges permettent le dimensionnement de la pompe de puisage qui est souvent comprise dans les PAC pour sondes géothermiques. On calcule les pertes de charge pour un forage de 80 m (tuyau de 160 m de

longueur) en fonction du débit:

Pour un débit de 2 m3/h la pression statique est de 0,36 bar soit une puissance de puisage de 22 W et un rendement 0.9.

On peut alors envisager plusieurs installations de sondes géothermiques reliées à une PAC eau glycolée/eau de 11.23 kW pendant 12 heures de fonctionnement. Dans le cas de plusieurs forages, chaque sonde doit être distante de 10 m minimum pour éviter d'appauvrir le sol. On détermine l’élévation de température possible pour le préchauffage de 12000 L d’eau en fonction du nombre d’installation pour un rendement de l'échangeur thermique dans chaque ballon de 0,7:

118

Installations géothermiques

Préchauffage (12000 L)

élévation de température (°C)

1 6,7 °C

2 13,5 °C

3 20,3 °C

4 27 °C

5 33 °C

Une installation comprend les dimensions suivantes :

• Profondeur de Forage = 80 m

• Débit de captage = 2 m3/h

• PAC -Puissance fournie = 11,23 kW

-COP=3,89

- Puissance électrique= 2.88 kW

• Pompe de puisage = 22 W (pression statique = 0.36 bar)

• 4 ballons de 3000 L (échangeur à plaque, rendement=0,7)

b) Rentabilité On estime le coût d’installation et d’achat d’une PAC eau glycolée/eau de 11,23 kW à 10000euros. Le forage revient à 60 euros par mètre. En prenant en compte l’achat de sondes et le remplissage du forage par de la bentonite (pour une bonne conductivité de la chaleur du sol), on estime le coût à 100 euros par mètre foré. Les 4 ballons de 3000 L sont estimés à un coût de 10000 euros. Avec 80 m de profondeur l’investissement d’une installation dimensionnée ci-dessus est de 15000 euros à 18000 euros sans compter le prix des 4 ballons d'eau (10000 euros).

L'énergie d'appoint est maximale en hiver et minimale en été ou la température ambiante de l'eau est plus élevée:

119

On détermine ci-dessous l’énergie utile d’appoint nécessaire par an (6000 L à 40 °C + 6000 L à 98°C) et le coût du fuel par an (4 jours par semaine) correspondants en fonction de l’élévation de température de préchauffage:

Installations géothermiques

Préchauffage

élévation de température (°C)

Energie utile d’appoint (105

kWh/an)

coût du fuel

(euros/an)

0 sans préchauffage 1.5359 29350

1 6.7 1.3565 25922

2 13.5 0.9923 22442

3 20.3 0.8129 18963

4 27 0.8129 15534

5 33 0.6523 12464

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NB:

Le coût de l'énergie d'appoint par le fuel est calculé en prenant en compte les pertes thermiques des tuyaux et les rendements de la chaudière et des échangeurs. La chaudière étant très vieille (années 1970) et les tuyaux en acier n'étant pas isolés, on estime qu'il y a 85 % de pertes thermiques.

Dans le tableau suivant on présente l'investissement, les économies et le temps de retour en fonction du nombre d'installations géothermiques utilisées. La consommation électrique est calculée pour un fonctionnement de 12h par jour de travail (4 jours par semaine) de la pompe à chaleur de 11,23 kW (puissance absorbée = 2,88 kW pour un COP=3,89) avec un coût de 0,096 euros/kWh. L'émission de CO2 calculée est une émission directe (sur la base de 3.04 tonnes de C02 émis par la combustion d'1 m3 de fuel lourd):

Installations géothermiques

Investissement (euros)

Electricité (euros/an)

Economies (euros/an)

CO2 émis (tonnes)

Taux de CO2 économisé

Temps de retour

1 25000 - 28000 637 2791 268 11 % 6 à 8ans

2 40000 - 46000 1274 5634 236 23 % 6 à 8ans

3 55000 - 64 000 1911 8476 205 35 % 6 à 8ans

4 70000 - 82000 2548 11268 173 47 % 6 à 8ans

5 85000 - 100000 3185 13701 142 57 % 6 à 8ans

Tous ces scénarios sont amortis au bout de 8 ans. Bien que l'investissement de plusieurs installations géothermiques soit important, elles permettent un meilleur préchauffage de l'eau et par conséquent des économies importantes de fuel. Ainsi en utilisant 5 installations géothermiques, on économise 50 m3/an de fuel et l'émission de CO2 diminue de 57%.

Les aides disponibles sont plafonnées à 40% à partir d'un temps de retour sur investissement de 5 ans. Ainsi, l'entreprise peut s'attendre à investir seulement 60% des sommes d'investissements présentées ci-dessus.

NB:

Tout le dimensionnement est réalisé en considérant une puissance thermique de sol de 70 W/m. En général, pour dimensionner les sondes, le flux de chaleur récupérable est compris entre 50 W/m et 100 W/m suivant la capacité énergétique du sol déterminée après un prélèvement par

121

forage et une analyse géophysique. De plus, le calcul de rentabilité a été fait sur une estimation des coûts de diverses installations existantes mais différentes. Il faudra vérifier la véracité des hypothèses et estimations pour valider le dimensionnement, l'efficacité et le coût d'une installation.

122

123

CHAPITRE 5:

Fourniture d’énergie

électrique

124

125

Les deux études suivantes ont été fait à partir des données d’une consummation annuelle de 144 kW.h/an

I. Energie photovoltaïque

A. Installation de Panneaux Solaire

Photovoltaïque

Le système photovoltaïque de connexion au réseau électrique est composé de deux parties fondamentales : un domaine photovoltaïque où l'énergie solaire est transformée en électricité, et l'autre partie qui sert à convertir cette électricité pour son injection dans le réseau.

L'installation consiste en un système photovoltaïque qui produit de l'énergie électrique en courant continu (CC) au moyen de modules photovoltaïques inter connectés, et qui grâce à un système onduleur

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parviendrait à transformer le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) avec les caractéristiques (fréquence et intensité) que la compagnie électrique exige. En outre, on doit prendre en considération l'énergie produite et l'énergie consommée en installant deux compteurs indépendants pour pouvoir rendre compte des kWh injectés dans le réseau et ceux consommés par l'équipement.

L'installation est reliée au réseau de la compagnie de distribution électrique et le type de courant qui serait fourni serait la même que celle que la compagnie offre à tous les abonnés, c'est-à-dire, 220 V et 50 Hz en courant alternatif. On injecterait au réseau toute l'énergie solaire produite parce que l'énergie vendue est payée plus cher que l'électricité conventionnelle achetée, donc le bénéfice obtenu sera la différence entre le prix du kWh solaire et le kWh conventionnel.

1. Dimensionnement de l'installation

L'installation à faire est pour suppléer la consommation électrique de l'entreprise Fonty. Cette consommation est de 10 000 kWh/an. On veut installer des panneaux photovoltaïques sur la toiture de la filature.

On sait que l'orientation de la filature n'est pas la meilleure. Au lieu d'avoir orientation sud, on a sud ouest avec un azimut de 45° qui provoquera des pertes. Ceci n'est pas l'unique importunité; l'angle d'inclinaison de la toiture n'est pas optimal. Pour finir la filature est située dans une vallée entourée de collines avec des arbres, ce qui crée de l'ombre qui va être la source la plus importante de pertes.

Calcul du dimensionnement de l'installation

On a une consommation de 144.000 kWh/an ou 394,52kWh/jour

Irradiation par mois (en tenant compte de l'inclinaison, l'ombre et l'orientation de la filière)

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Mois Irradiation (kWh/jour)

Janvier 0,7520

Février 1,4192

Mars 2,8422

Avril 3.9240

Mai 3.2293

Juin 4.7310

Juillet 4.0648

Août 4.4993

Septembre 3.2992

Octobre 1.7178

Novembre 0.9630

Décembre 0.6990

Moyenne 2,6784

Puissance en Panneaux (Ar)

Ed: consommation d' énergie [kWh/jour]

Id: Irradiation [kWh/m2/jour]

facteur de correction des pertes = 1200

Ar= 1200.EdId

Maintenant on va définir deux scénarios différents :

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1.-Faire une installation pour produire 144.000 kWh/an, car c'est notre consommation d'électricité.

2.- Installer la puissance nécessaire pour obtenir un bénéfice équivalent au coût annuel de l' électricité.

2. Composants

Pour la caractérisation des modules photovoltaïques, ils sont mesurés aux conditions standards de: 1 000W/m2 (1kW/m2) de radiation solaire, et 25° C de température des cellules photovoltaïques. La puissance maximale produit dans ces conditions par chaque module photovoltaïque est mesurée en Wp (Watt crêtes). Elle est annulée puissance nominale du module.

L'énergie produite par ces systèmes s'obtient en multipliant sa puissance nominale par le nombre d'heures crête, parce que toutes les heures du soleil ne sont pas crêtes, c'est à dire 1 000W/m2. Le nombre d'heures crête d'un jour concret s'obtient en divisant toute l'énergie produite ce jour (en Wh/m2) par 1 000W/m2.

La maintenance des systèmes photovoltaïques avec connexion au réseau est assez simple. Il faut seulement faire attention aux ombres produites par les différents matériaux, et tenir nettoyés les modules photovoltaïques. En plus des révisions périodiques pour le fonctionnement correct.

Pour les systèmes isolés il faut porter une attention spéciale aux accumulateurs.

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En fonction des besoins techniques et de rentabilité exprimés auparavant, on choisit de prendre seulement les éléments indispensables, suivants:

Le générateur solaire

L'inverseur ou onduleur

Les éléments de connexion

Maintenant nous allons faire une étude pour décider quels types d’éléments on va installer. Nous avons consulté différents sites Web et on a trouvé sur http://www.fotovoltaikshop.de/, les meilleurs prix:

Day 4- 48MC, 180Wp..........................................736,93 €/panneaux

prix /1Wp= 4,09 €/Wp installé

Solarwatt P210 -60 GET AK, 220Wp....................939,09 €/panneaux

Illustration 8: Un système solaire

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prix /1Wp= 4,27 €/Wp installé

Kyocera Kc 200 GHT –2,200Wp...........................899,35€/panneaux

prix /1Wp= 4,49 €/Wp installé

Mitsubishi PV-MF 185 EB4, 185Wp......................789,68€/panneaux

prix /1Wp= 4,26 €/Wp installé

Sanyo HIP 215Wp- NHE, 215Wp........................1073,58€/panneaux

prix /1Wp= 4,99 €/Wp installé

Trina Solar TSM-D, 185Wp...................................758,41€/panneaux

prix /1Wp= 4,09 €/Wp installé

ASE 300 DG-FT, 300Wp......................................1361,11€/panneaux

prix /1Wp= 4,53 €/Wp installé

Sharp ND-208U1, 208Wp...............920$/panneaux = 604€/panneaux

prix /1Wp= 2,90 €/Wp installé

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Après avoir comparé les différentes marques et puissances de panneaux, nous avons décidé d'installer des panneaux de Sharp parce qu'ils ont une grande qualité, sont les plus recommandés et de bons rapports qualité/prix. Le modèle ND-208U1, 208 Wp a été retenu.

-C'est un module de haute puissance (208Wp) employant les piles solaires de silicium polycristallines carrées de 155mm avec l'efficacité de conversion de 12.8%

-Le processus de texturisation extérieur avancé du dièse augmente l'absorption et l'efficacité de la lumière tout en fournissant soumise, regard "normal".

-Les diodes de déviation réduisent au minimum la baisse de puissance provoquée par l'ombre.

-Verre gâché blanc, résine d' EVA, et un film imperméable, plus l'armature en aluminium pour l'usage extérieur prolongé.

Pour choisir l'onduleur nous avons comparé différentes marques et finalement nous avons vu que les meilleurs rapports qualité/prix sont SMA et en fonction de la puissance installée nous avons décidé d'installer les modèles suivants:

SMA Sunny Central 200 HE

Du Sunny Central avec une puissance de 100 kW au premier onduleur photovoltaïque de 1 mégawatt produit en série, les rendements atteints permettent d'augmenter nettement la rentabilité d'une grande installation. La fiabilité et la longévité de nos onduleurs

Illustration 9: Sharp ND-208U1

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centraux garantissent une sécurité d'investissement maximale.

Sunny Mini Central SMC 8000TL

Grâce à leur topologie complètement nouvelle ces investisseurs atteignent pour la première fois un coefficient de rendement de plus de le 98 %, tandis que son processus de production optimisé obtient le prix spécifique plus faible actuellement. Ceci permet un rendement énergétique excellent avec de bas coûts d'investissement et, de cette façon, une très courte période d'amortissement de l'installation totale.

Premier Scénario:

Maintenant on va calculer l'installation pour produire juste la puissance qu'on consomme pendant toute l'année, 144.000 kWh/an.

Pour cette installation on fait les calculs avec l'irradiation moyenne, donc on devrait installer 176756Wp.

Pour faire cette installation on doit installer:

-850 Panneaux Solaire (Sharp, 1SH-208U1de 208 Wp)

surface: 1,63 m²/panneaux...................Surface totale: 1385m²

prix: 920,00$/panneaux.....................Prix Total: 514.118,87 €

-1 Onduleur (SMA Sunny Central 200 HE)

prix: 59.984,69 €/Onduleur.......................Prix Total :59984,69€

133

Prix total de compétents: 574103,56€

Deuxième Scénario:

Pendant l'année 2007 Fonty a consommé 144.843 kWh/an, comme 1KWh=0,09€, avec les taxes ils ont dépensé 17394€. Donc on va faire une installation avec laquelle on peut faire un bénéfice de ce montant par an.

Le prix d'achat de l'électricité produite par panneaux photovoltaïques installés sur la toiture est 0,57€/kWh

Puissance à installer= 30 500 Wp

Production d'électricité annuelle :

30500/1200*2,6784*365=24847,74kWh/an

Pour faire cette installation on doit installer:

-147 panneaux solaire (Sharp, 1SH-208U1de 208 Wp)

surface: 1,63 m²/panneaux....................Surface totale: 239m²

prix: 920,00$/panneaux...........................Prix Total: 88.210 €

- 4 Onduleur (Sunny Mini Central SMC 8000TL)

prix: 4015,00 €/Onduleur.........................Prix Total :16060,00€

Prix total des composants : 104270 €

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B. CONTEXTE ADMINISTRATIF

La procédure règlementaire est très complexe pour développer le raccordement au réseau public de distribution d'électricité, par rapport à une production destinée uniquement à une consommation propre.

1. Permis

En principe, l'installation d'un toit solaire sur un bâtiment existant n'est pas soumise à l'obtention d'un permis de construire : une simple déclaration de travaux suffit, comme pour la pose d'un vasistas.

Pour un bâtiment neuf, il est bien sûr préférable d'intégrer le toit solaire dans la demande de permis de construire. Dans tous les cas, il est prudent de vérifier préalablement auprès des autorités municipales qu'il n'y a pas de problème particulier, notamment en ce qui concerne la couleur ou l'aspect des toitures.

2. Contrats

Deux contrats sont à mettre en place pour vendre notre électricité photovoltaïque à un tarif bonifié :

Un contrat de raccordement technique au réseau national de distribution de l’électricité.

Un contrat d’achat de l’électricité par le distributeur habituel.

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Lors de la connexion de notre centrale photovoltaïque au réseau, nous avons décidé :

Option vente de la totalité de la production: Nous choisissons de vendre la totalité de notre production. Dans ce cas, un « point de livraison » est créé par le gestionnaire du réseau à côté de celui qui permet d’alimenter notre entreprise, comme si nous prenions un deuxième abonnement. Il comprendra un disjoncteur et deux compteurs, l’un pour compter la vente de notre courant photovoltaïque, l’autre pour compter l’électricité consommée par l'onduleur (en principe très réduite) qui est à déduire de la production au moment de la facturation à EDF.

Il existe des compteurs « bi-directionnels » (pouvant compter dans les deux sens) qui pourraient être agréés dans le futur, ce qui simplifierait les choses.

Les frais de raccordement doivent être compris, sauf cas particulier dûment justifié, entre 400€ et 800 € HT, et le tarif d'utilisation du réseau public inférieur à 60 € TTC par an.

Contenu du Contrat d’achat (dans le cadre de l'obligation d'achat réglementaire) :

Deux tarifications sont prévues par la loi et on peut choisir librement celle qui nous convient : Contrat d’achat pour les installations photovoltaïques. Ce contrat est signé pour une durée de 20 ans au cours desquels le tarif est annuellement indexé pour suivre l’évolution de l’inflation. Selon les cas, différents tarifs d’achat sont applicables du fait de l’évolution de la réglementation :

- de base applicable est alors de 30 c€/kWh (40 dans la Corse et les DOM) auquel peut s’ajouter une prime d’intégration au bâti de 25c€/kWh (15 dans la Corse et les DOM), soit un tarif d’intégration au bâti total de 55 c€/kWh. Les tarifs pour les demandes effectuées en 2008 sont : 31,193 c€/kWh (base) 57,187 c€/kWh (intégré)

- Le bénéfice de la prime d’intégration au bâti peut parfois être accordé par la DRIRE lors de l’attribution du certificat ouvrant droit à l’obligation d’achat, mais dans tous les cas, prise en compte par l’acheteur (EDF Agence Obligation

136

d’achat) à réception de notre attestation sur l’honneur de l’éligibilité de notre installation à la prime d’intégration.

2. Contrat d’achat pour les petites unités de production (<36 kW) : Le tarif d’achat appliqué est égal au tarif consommateur hors abonnement appliqué au producteur pour ses consommations (avec l’application des mêmes classes temporelles le cas échéant, ex. heures pleines/heures creuses). Ce tarif étant lié au tarif consommateur, il n’est pas indexé dans le temps. Le contrat est signé pour une durée de 15 ans.

Tarif applicable : C’est la date de réception par l’agence EDF Administration des Obligations d’ Achat (ou par la régie) de la demande de contrat d’achat qui déterminera le tarif appliqué, même si les documents à fournir pour compléter le dossier sont transmis ultérieurement.

Pour le contrat de raccordement au réseau il faut:

Une copie du récépissé du permis de construire (PC), si applicable, ou de la déclaration préalable (DP) sinon.

Des fiches de collecte de renseignement ERDF (Électricité Réseau Distribution France).

Une copie du récépissé de la «déclaration d’exploiter une installation photovoltaïque».

Attestation d’assurance responsabilité civile.

Attestation de conformité de l’installation.

Pour le contrat d’achat de l’électricité il faut:

Une copie du certificat ouvrant droit à l’obligation d’achat.

Une copie du récépissé du permis de construire.

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Une copie du récépissé de la «déclaration d’exploiter une installation photovoltaïque».

L'attestation de mise en service (et d’éligibilité à la prime d’intégration, le cas échéant).

La demande de contrat d’achat.

3. Assurances

Pour notre installation, il nous faudra prévoir en assurance obligatoire la Responsabilité Civile et en assurances facultatives les dommages aux biens et la garantie de production (garantie de CA).

Responsabilité Civile

C'est ainsi que la production d'énergie en injection réseau doit être assurée, obligatoirement, par une RC (Responsabilité Civile). Cette dernière est obligatoire au moment de la signature du contrat avec l'organisme nous rachetant la production électrique et une attestation doit être fournie chaque année à cet organisme. Si nous négocions bien avec notre assureur, cette assurance peut être intégrée gratuitement à votre assurance "multirisque habitation" (certaines compagnies l'intègrent sans surprime).

Cette assurance nous permet d’être couverts en cas de problème sur un agent EDF lors de la vérification ou de l’entretien du compteur ou des lignes coupées à proximité. Notre assureur doit spécifier la responsabilité civile de l’activité de production d’électricité par panneaux photovoltaïques.

Assurance dommages aux biens

Il s’agit là de l’assurance des panneaux en cas de vol, incendies, bris de glace, catastrophe naturelle; qui nous permettra de remplacer à neuf (ou avec une décompte selon les contrats) en cas de problème.

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Assurance Perte d’exploitation

Comme nous sommes une entreprise, il nous faudra une assurance qui couvrira la garantie de revenu en cas d’application de l’assurance dommages aux biens le temps du remplacement. Ceci est important pour garantir les revenus même en cas de soucis matériels.

C. Contexte économique

1. Maintenance

La durée de vie utile des panneaux solaires est autour de 30 ans avec, normalement, une garantie sur 15 à 25 ans de 80% de leur puissance initiale. Pour qu'ils aient une très bonne résistance, ils doivent être protégés par sur leur côté extérieur avec une vitre temple, même dans des conditions météorologiques très dures, comment la glace, l'abrasion, les changements importants de température, ou les impacts produits par la grille.

Les opérations de maintenance sont très simples et faciles, et se réduisent à:

Pour les panneaux: maintenance nulle ou très faible; par sa configuration, il n’a pas de parties mobiles, et les cellules et ses connexions internes sont encapsulées dans différentes nappes de matériaux protecteurs.

Il est suffisant de faire une ou deux inspections par an pour s’assurer des connexions entre panneaux et au régulateur, qu’ils sont bien ajustés et sans corrosion.

La plupart du temps, la pluie enlève le besoin de nettoyage des panneaux, et s’il est nécessaire, on peut utiliser seulement de l’eau et quelque détergent non abrasif.

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2. Aides Financières

Le crédit d'impôt, actuellement de 50 % du coût TTC (matériel uniquement), déduction faite des autres aides à l’investissement perçues, est la principale forme de soutien aux particuliers. Plusieurs conditions doivent être remplies:

Il faut être une personne physique et investir dans son habitation principale, (propriétaire, locataire ou occupant à titre gratuit).

L'installation doit être inférieure à 3kWc ou bien ne pas produire plus du double de la consommation de l’habitation.

Des subventions directes à l'investissement sont possibles de la part de certaines collectivités, (Conseils régionaux, Conseils généraux ou Communes) et parfois, mais de plus en plus rarement, de l’Europe dans le cadre de fonds structurels.

D. Conclusion

Finalement, après avoir fait l'étude on a décidé de faire une installation solaire photovoltaïque avec une puissance de crête de 30,5kWp pour suppléer l'argent qu'on dépensera pendant une année de consommation électrique, c'est a dire, on va installer la puissance suffisante pour gagner 17394 €/an.

Nous allons installer 147 panneaux (Sharp, 1SH-208U1) soit une surface de 239m² sur la toiture de l'immeuble de la teinture sur la face Sud Ouest avec l'inclinaison de la toiture. Pour transformer le courant continu produit en courant alternatif, on va installer 4 onduleurs (Sunny Mini Central SMC 8000TL) en série.

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On espère une production électrique de 25kWh/an, et nous allons signer un contrat avec EDF pour la lui vendre entièrement.

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II. Energie éolienne

A. Le type d’éoliennes retenues

Le petit éolien, ou éolien individuel ou encore éolien domestique, désigne les éoliennes de petites et moyennes puissances, de 100 watts à 20 kilowatts, montées sur des mâts de 10 à 35 mètres, raccordées au réseau ou bien autonomes en site isolé. Le petit éolien est utilisé pour produire de l'électricité et alimenter des appareils électriques (pompes, éclairage, ...) de manière économique et durable,

principalement en milieu rural. Par exemple, une petite éolienne accompagnée d'un module solaire photovoltaïque et d'un parc de batteries peut garantir l'autonomie énergétique d'un voilier (éclairage, instruments de bord...). Le propriétaire de l’entreprise FONTY ne semblant pas chercher à élargir ses activité à la production « massive » d’énergie à partir de sources d’énergies renouvelables, nous avons mis à l’écart la possibilité d’installer une éolienne correspondant à du « grand éolien » et plus caractéristique des Zones de Développement Eolien. Liens vers des éoliennes de ce type : Energies Discount : http://www.edgb2b.com/Energies_Discount-80000-noprofil-1001044-66219-0-1-1-fr-societe.html Epok Revolutions : du 50kW au 5MW http://www.edgb2b.com/Epok_R_lutions-88608-noprofil-1001044-225249-0-1-1-fr-societe.html Rodydiffusion : du 200W au 20 kW http://www.edgb2b.com/Rodyffusion-88160-noprofil-1001044-55797-0-1-1-fr-societe.html

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MSM Electric : appareil de contrôle d’électricité produite : http://www.edgb2b.com/MSM_Electric-76364-noprofil-1001046-94998-0-1-1-fr-societe.html Il faudra ainsi prévoir un investissement de l’ordre de 36 OOO€. Il sera très certainement nécessaire de prévoir aussi un dispositif de mesure d’électricité produite comme outil de contrôle, il faut pour cela compter 600€. Sur le plan financier, il faudra alors chercher à compenser un investissement de l’ordre de 22 000€. Il faudra aussi prendre en compte le raccordement au réseau qui représente lui aussi une somme conséquente. On remarquera qu’en termes de subventions il est possible pour les particuliers de disposer d’un crédit d’impôt de l’ordre de 50% sur ces investissements. Pour les entreprises, il n’est pas fait référence à de telles subventions.

B. Aspects environnementaux

Les aspects détaillés ci-dessous concernent principalement les « grandes éoliennes », pour les petites éoliennes les points suivant ne nécessitent pas d’être autant détaillés.

(Les points suivants sont tirés du site internet de France Eolienne Energie)

1. L’avifaune L’impact environnemental le plus souvent cité pour un projet de parc éolien concerne l’avifaune (oiseaux, chauves-souris, etc.). Le risque de collision n’est pas nul mais très faible pour les oiseaux, et il est avéré que les lignes électriques haute tension sont des facteurs de mortalité bien plus importants tout comme les surfaces vitrées ou les routes. De très nombreuses études menées à travers le monde autour des parcs éoliens, visant à analyser leur impact sur les oiseaux, démontrent que la mortalité des oiseaux est faible à très faible : 0,4 à 1,3 oiseau tué par éolienne et par an. Ces suivis concluent également que plus l'on prend de précautions dans le choix des sites et dans l’agencement des éoliennes, plus cette mortalité est faible. Dans le cadre de l’étude d’impact environnementale, l’impact sur l’avifaune est évalué en trois phases : - une analyse initiale permet de déterminer le niveau d’intérêt ornithologique

du site (couloir de migration, présence de ZICO ou de ZNIEFF, etc...). et de

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répertorier les espèces. Cette étude avifaunistique est menée sur au moins un an ;

- une analyse de l’impact permet d’évaluer les risques encourus par les espèces répertoriées : collision directe avec les pales ou la tour, impact lié à la modification de l’habitat, etc. ;

- les mesures préventives consistent à éviter l’implantation d’éoliennes dans les zones sensibles telles que les couloirs de migration et les sites de nidification, ou en cas de présence d’espèces ménacées et strictement protégées. Les mesures réductrices peuvent conduire à choisir un schéma d’implantation particulier (parallèle à l’axe de migration) et à entreprendre un suivi ornithologique pendant le fonctionnement du parc éolien.

2. La faune sauvage Pendant le chantier, les grands animaux peuvent éventuellement être dérangés. Dans les sites les plus sensibles, il est donc important d’organiser les gros travaux en dehors de la période de reproduction de la plupart des animaux. Pendant la phase d’exploitation du parc éolien, le gibier s’habitue facilement à la présence d’éoliennes. Des études ont été faites à proximité de parcs éoliens en fonctionnement ; les résultats des observations montrent que le comportement et la répartition du gibier sont quasiment identiques avec ou sans éoliennes.

3. Eoliennes et paysage Les éoliennes de dernière génération sont des structures de grande dimension atteignant plus de 100 mètres de haut, elles ne peuvent donc pas être cachées ou dissimulées. Et, comme pour toute construction nouvelle de grande taille, l’impact visuel suscite souvent des controverses. Cet impact visuel est souvent ressenti comme une dégradation du cadre de vie. Un effort tout particulier est apporté à la prise en compte de l’intégration des parcs éoliens dans le paysage. Des paysagistes professionnels attachent une importance toute particulière à une conception soignée, préservant le patrimoine existant et les particularités du paysage d’origine. L’implantation des éoliennes est aujourd’hui très encadrée ; les règles d’urbanisme et les servitudes techniques sont nombreuses et contraignantes. Le permis de construire délivré par le Préfet inclut l’avis de tous les services de l’état concernés, la conformité avec le Plan d’Occupation des Sols ou le Plan Local d’Urbanisme, l’avis du commissaire enquêteur, et enfin l’avis de la Commission Départementale des Sites, Perspectives et Paysages. De plus, les attentes des riverains sont largement prises en compte lors de l'enquête publique.

144

4. L’acoustique Comme toute machine tournante, les aérogénérateurs émettent un bruit. Le bruit des éoliennes a deux origines : un bruit aérodynamique (extrémité de la pale qui fend l’air) et un bruit mécanique (créé par les différents organes en mouvement à l’intérieur de la nacelle). Si le bruit a pu constituer un problème avec les éoliennes de « première génération » qui faisaient appel à des technologies aujourd’hui obsolètes, les émissions sonores des éoliennes modernes ont été réduites grâce à un certain nombre d’innovations technologiques : Pour réduire le bruit aérodynamique (extrémité de la pale qui fend l’air), les pales ont été améliorées et leur conception se rapproche aujourd'hui de celle d’une aile d’avion très profilée. Pour réduire le bruit mécanique au niveau de la nacelle, les constructeurs ont mis au point des engrenages plus silencieux, des arbres de transmission sur coussinets amortisseurs ou encore des nacelles capitonnées. S’ajoutent aux bruits dynamique et aérodynamique les bruits de fonds créés par les activités humaines alentours. D’autre part, en présence de vent, les objets de l’environnement s’animent et on peut alors observer un effet de masque : le niveau sonore d’une éolienne se stabilise lorsque le vent atteint une certaine vitesse et, au-delà de cette vitesse, le bruit du vent recouvre celui de l’éolienne. En s’éloignant de l’éolienne, le bruit s’atténue pour atteindre des niveaux d’environ 35 dB(A) à 500 m, ce qui correspond au volume sonore d’une conversation à voix basse.

5. Eoliennes et CO2

L’énergie éolienne contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, car son processus de production électrique ne génère ni déchet ni gaz à effet de serre. Elle contribue également à l’indépendance énergétique du pays, car elle injecte sur le réseau l'énergie qu’elle a produit en convertissant la ressource de vent, disponible en quantités illimitées à l’échelle humaine. Ainsi, chaque kWh éolien produit permet d’éviter l’émission de gaz à effet de serre issus de la consommation d’une énergie fossile. Dans son bilan prévisionnel de l'équilibre offre-demande de l'électricité 2007, le Réseau de Transport de l’Electricité (RTE) a souligné que : « Malgré l’intermittence du vent, l’installation d’éoliennes réduit les besoins en équipements thermiques nécessaires pour assurer le niveau de sécurité d’approvisionnement souhaité. On peut en ce sens parler de puissance substituée par les éoliennes. »

145

L’électricité éolienne remplace ainsi, outre la production issue des centrales thermiques, les capacités de production thermique qu’il aurait été nécessaire de mettre en œuvre sans la contribution des énergies renouvelables. Le RTE précise dans ce même document que l’accueil de l’électricité éolienne sur notre réseau de distribution national se fait aussi bien que pour n’importe quelle autre source d’électricité : il se tient en effet « prêt à accueillir l’électricité éolienne sur son réseau, à la hauteur des objectifs que s’est fixée la France ». De plus, l’électricité issue des éoliennes est d’autant plus précieuse que sa production suit nos besoins : les variations saisonnières de la production de l’électricité éolienne concordent avec notre consommation. En hiver, la consommation moyenne d’électricité est plus importante, tout comme la production éolienne.

C. Les étapes d’un projet éolien

De même ici certains points ne demandent pas à être autant détaillés pour les petites éoliennes. C’est ainsi par exemple qu’une notice d’impact sera suffisante au lieu d’une étude d’impact, ou encore la durée des travaux sera plus faible.

1. La recherche d’un site favorable Au préalable, tout projet éolien se base sur une analyse de l’état initial du site et de son environnement. La ressource de vent est un élément fondamental dans le choix d’un site, cependant la possibilité d’insérer des éoliennes dans un paysage déterminé constitue également un facteur de décision important. Certaines caractéristiques d’un site naturel peuvent en effet constituer des obstacles majeurs à la construction d’un parc éolien : protection d’une faune particulière, présence d’un site classé au patrimoine national, éloignement trop important du réseau électrique auquel on souhaite se raccorder, etc. De même, il convient dès les prémices de tout projet de commencer la concertation conjointe avec les populations et les élus locaux. Enfin, les contraintes d’ordre réglementaire permettront également de confirmer ou non la viabilité du projet.

2. L’étude de préfaisabilité Lors de celle-ci, un mât de mesure de vent est installé afin de réaliser les premières mesures de la qualité de la ressource éolienne. Ces mesures durent au minimum un an, et ces premiers résultats sont le plus souvent mis en relation avec les analyses météorologiques établies sur le long terme, permettant de définir si les mesures effectuées pourront être appréciées comme représentatives ou non.

146

Une analyse économique visant à évaluer la viabilité financière du projet est également réalisée. L’étude de préfaisabilité intègre également les premières expertises de cabinets indépendants sur des domaines tels que le paysage, l'acoustique, la faune et la flore.

3. Les premiers contacts avec les élus Une première phase de concertation est menée parallèlement aux études de préfaisabilité, afin de recueillir les avis des décideurs locaux. Il est fondamental d’associer ceux-ci au projet dès la phase initiale. Il s’agit également de relayer l’information auprès des citoyens, notamment par le bais d’un bulletin municipal, de réunions publiques, d’une exposition, la distribution de documents, etc. A chaque étape de l’avancement du projet, les différents publics doivent être informés de manière transparente, afin de favoriser le sentiment d’adhésion. Les renseignements qui leur sont apportés doivent répondre aux diverses attentes et souhaits des riverains, présenter les avantages de l’énergie éolienne au regard de la problématique climatique, et leur faire savoir que leurs avis et opinions seront largement intégrés lors de la conduite du projet.

4. L’étude d’impact et le dossier de demande de permis de construire

L’étude d’impact est l’un des éléments essentiels d’information du public ; elle présente les impacts de l’installation, en fonctionnement normal, sur l’environnement. Elle constitue également le principal élément permettant de justifier la délivrance de l'autorisation du permis de construire. Ce document remplit ainsi trois objectifs : Préciser de quelle manière le projet élaboré s’insère avec harmonie dans son environnement ; Informer les pouvoirs publics du bien-fondé du projet, ainsi que les éléments positifs que celui-ci apportera aux citoyens concernés ; Apporter des éléments d’information au public visé afin de permettre à celui-ci de se faire une opinion détaillée sur le projet. Il comporte : 1. L’état initial du site et de son environnement ; 2. Une description du projet et les raisons du choix ; 3. Les effets sur l’environnement de l’installation (effets réversibles et irréversibles) ; 4. L’étude de variantes ; 5. Les mesures envisagées pour réduire, compenser et supprimer les conséquences dommageables sur l’environnement ; 6. L’étude des effets sur la santé ; 7. Un résumé non technique.

147

5. Le dépôt de la demande Le développeur dépose son dossier de permis de construire accompagné de l’étude d’impact correspondante à la mairie du lieu des travaux. La demande est également adressée aux services de la DDE. Le dossier complet comprend la demande de permis de construire et le dossier d’étude d’impact.

6. La notification du délai d’instruction Les services instructeurs de la DDE adressent une lettre de notification du délai d’instruction du permis de construire au pétitionnaire lorsque le dossier est complet et recevable.

7. L’instruction de la demande de permis de construire

Le délai d’instruction du permis de construire est de 5 mois dans le cas d’un projet éolien, à partir de la date de la transmission du rapport du commissaire enquêteur au Préfet. Le dossier complet est envoyé à plus d'une vingtaine d’administrations et de services spécialisés qui devront donner un avis simple ou conforme motivé. Ces avis sont ensuite réunis par la DDE et envoyés au Préfet qui décide d’accorder ou non le permis de construire à l’issue de la période d’instruction, après avis du Commissaire Enquêteur et de la Commission des Sites, Perspectives et Paysages. Le permis de construire est une autorisation administrative, délivrée par l’autorité compétente, qui doit être obtenue avant d’entreprendre une construction nouvelle ou de modifier une construction existante. Celle-ci est accordée par le préfet de département dans le cas des parcs éoliens.

8. La réponse de l’administration Lorsque la construction est autorisée, un arrêté de permis de construire ainsi que des imprimés de déclaration d’ouverture et d’achèvement des travaux sont adressés au pétitionnaire. Le permis ne peut être délivré que si le projet est conforme aux règles et servitudes d’urbanisme applicables au secteur d’implantation du projet.

9. Le chantier La construction d'un parc éolien se déroule sur une durée de six à neuf mois. Le planning de déroulement d'un chantier standard se présente ainsi : Travaux de terrassement = 1 mois Fondations en béton = 2 mois Raccordements électriques = 3 mois Montage des éoliennes = 1 mois Essais de mise en service = 1 mois

148

Démarrage de la production = 1 mois

10. L'exploitation Le parc éolien sera exploité pendant une vingtaine d'années, ce qui correspond à la durée moyenne de vie des machines installées. Le pilotage et le contrôle des éoliennes est assuré à distance depuis un centre d'exploitation. La présence humaine sur le parc éolien se limite donc aux opérations de maintenance programmée et imprévues (incidents ou pannes).

11. Le démantèlement En fin d'exploitation, le parc éolien doit être démantelé. Les éoliennes sont démontés et le site est ensuite remis en état. L’exploitant est tenu de constituer les garanties financières nécessaires.

D. Aspects Réglementaires

L’implantation d’une éolienne est soumise à la réglementation selon la hauteur du mât de l’éolienne concernée et selon la capacité de l’éolienne : - seules les éoliennes de plus de 12m de hauteur sont soumises à un permis de

construire - sur le plan environnemental : pour l’implantation d’éoliennes d’une hauteur

supérieure à 50m il est nécessaire de réaliser une étude d’impact. Pour les éoliennes plus petites, une notice d’impact est suffisante.

- Concernant le raccordement et la vente de l’électricité produite : un contrat avec EDF Réseau Distribution est obligatoire pour procéder au raccordement dans une ZDE (Zone de Développement Eolien). De même, sur une ZDE, il y a obligation de rachat de la part de l’agence EDF, un contrat sera alors fait. En dehors de ces ZDE, les producteurs peuvent vendre leur électricité sur le marché de gré à gré à la coopérative Enercoop, ou recourir au marché de certificat vert.

Cette réglementation montre l’importance des ZDE. Elles sont définies par le préfet sur proposition des communes et permettent aux installations éoliennes y appartenant de bénéficier de l’obligation d’achat. Ces ZDE sont définies en fonction de : - potentiel éolien - possibilité de raccordement au réseau électrique

149

- protection des paysages, monuments historiques et sites remarquables et protégés

E. Application au cas de la filature de Fonty :

1. Le vent Ne disposant pas des données relatives au site, nous avons utilisés les données concernant la ville de Limoges. Nous avons transformé ces données pour les rendre exploitables sous Excel, le but étant de permettre à l’entreprise FONTY de choisir à partir des données réelles si oui ou non elle pouvait installer une éolienne sur son site. Variation du vent au cours d’une journée : Les données fournies par le site www.meteociel.fr donnent les vitesses du vent ainsi que les directions avec un pas de temps d’une heure. La figure suivante illustre les variations du vent en m/s pour la journée du 1er janvier 2005.

Variation du vent pour la ville de Limoges au 1er janvier 2005

150

2. La topographie

On constate ainsi la présence d’une colline qui diminue la ressource du potentiel éolien local.

3. Le voisinage

Il sera nécessaire de pouvoir exploiter l’occupation du sol local, mais en terme de voisinage, on n’observe pas d’obstacles importants.

Fonty

Fonty

151

F. Possibilité de production d’énergie

Nous avons extrapolé la courbe de puissance représentative des éoliennes de type « petit éolien » pour une puissance nominale de 25kW avec des polynômes de Lagrange :

La représentation graphique d’un tel polynôme est :

-10

0

10

20

30

40

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Afin de diminuer l’erreur introduite par l’interpolation, on a modifié ce polinôme en imposant d’associer la même valeur à toutes les valeurs de vent inférérieures à la vitesse d’enclenchement, on a alors obtenu la courbe suivante (qui correspond mieux à la courbe souhaitée) :

152

-5

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ainsi sur la journée du 1er janvier 2005, la variation journalière aurait été la suivante :

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Variation théorique de la production d’électricité en kW.h du 1er janvier 2005

1. Bilan énergétique et financier Le graphique suivant représente les productions qu’il y aurait eu au mois de janvier 2005 en kW.h.

153

1 4 7

10 13 16 19 22 25 28 31

0

200

400

600

800

1000

1200

Production théorique en kW.h pour les différents jours du mois de janvier 2005

Les productions représentées en bleu correspondent aux kW.h produit lors d’une journée de travail (prise de 8h à 18h). La distinction entre les jours de la semaine n’a pas encore été faite. Les productions représentées en rose correspondent quant à elles aux kW.h produit sans distinction entre les heures où l’entreprise fonctionne ou non. C’est donc la production totale d’une journée. On constate alors que contrairement au cas de la production photovoltaïque, les heures de fonctionnement de l’entreprise ne correspondent pas aux heures où l’énergie est disponible en plus grande quantité. Cela se retrouve aussi sur le bilan de l’année des productions mensuelles d’électricité, comme l’illustre la figure suivante :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Production théorique en kW.h pour les différents mois de l’année 2005

154

On constate ainsi que sur le plan énergétique, cette solution est amplement insuffisance pour permettre à l’entreprise FONTY de subvenir à ses propres besoins en électricité. En effet, les calculs théoriques fournissent que la production pendant l’utilisation de l’électricité aurait été de 6140kW.h environ, pour une production totale de 30 000kW.h sur toute l’année. Donc une seule éolienne serait insuffisante pour permettre de produire assez d’électricité. Sur le plan financier : Les kW.h produit pendant les heures de consommation correspondent à des économies d’achat d’électricité. Sur l’année cela représente une économie de 470€ sur l’année 2005!! Les 23197 kW.h produits en dehors des heures de consommation et pouvant être revendus représenteraient eux 1950€ de gain sur l’année 2005. L’investisseur devrait alors compter une dizaine d’années avant d’entrer dans ses frais.

G. Conclusion

On constate donc que sur les plans énergétiques et financiers, avec les données utilisées, la solution du petit éolien n’est pas à suivre pour ce site. On pourrait faire progresser l’étude en installant sur le site un dispositif de mesure du vent qui permettrait d’élaborer une étude de production plus précise.

155

156

CHAPITRE 6:

Synthèse et Bilan des

Solutions

157

158

III. Tableaux récapitulatifs

A. Economie d’énergie :

Pertes annuelles

(kWh) Pertes annuelles

(€) Coût installation

(€) Actuel 3,2 e5 11200 0

Isolation totale

1,9e4 665 5341

L'isolation des mûrs a un coût assez faible avec un temps de retour de 6 mois. Cette solution permet des économies considérables de fuel (25 m3/an) en minimisant les pertes.

Pertes annuelles (kWh)

Pertes annuelles (€)

Coût installation (€)

Actuel 3,2 e5 11200 0 Isolation Circuit 2 et suppression Circuit 1

6,6e4 2310 1400

Isoler le circuit 2 et supprimer le circuit 1 (qui permet l'approvisionnement énergétique pour le chauffage de la filature) est la meilleure option car l'entreprise dépenserait beaucoup moins de fuel et économiserait 10000€ par an. Il faut néanmoins trouver une solution pour le chauffage de la filature (puits thermique et PAC air/air). Sans changer la chaudière

Installation Pertes anciennes

Pertes après projet

Prix installation (€)

Balance économique annuelle

kWh € (fuel) kWh € (fuel)

Chaudière 4,92e5 17220 2,3e5 8050 0 -9170

Tuyaux

3,2e5

11200

1,9e4

665 5341 -10535

Mûrs 1,15e5 4025 4,25e4 1488 15000 -2537

159

Total 18341 -22242

Le changement de la chaudière permet d'amortir son investissement en trois ans. Il s'agit d'un investissement plus important mais nécessaire pour une meilleure rentabilité et économie des énergies polluantes. En changeant la chaudière

Installation Pertes anciennes

Pertes après projet

Prix installation (€)

Balance économique annuelle

kWh € (fuel) kWh € (bois)

Chaudière 4,92e5 17220 6,7e4 4786 40000 -12434

Tuyaux

3,2e5

11200

1,9e4

1357 5341 -9843

Mûrs

1,15e5

4025

4,25e4

3035 15000 -990

Total 60341 -23267

B. Solaire thermique :

Chauffage de l'eau

Énergie nécessaire pour le chauffagede l’eau

Coût fuel (rendement actuel:24%)

Totale (kWh)

Fuel (kWh)

Solaire (kWh)

Coût (kWh)

Coût (€)

Coût installation

(€)

CO2 économisé Tonnes

Actuel 1,41e5 1,41e5 0 5,87e5 17 726 0 0 Travail 4 jours par semaines (192m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5 3,79e5 11 440 192 000 54,5

Travail 5 jours par semaine (154m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5

3,79e5 11 440 154 000 54,5

On remarque bien ici que le passage à un travail de 5jours/semaines permet d'obtenir les mêmes résultats que ceux obtenus avec un travail de 4jours/semaine, mais avec une surface installée beaucoup plus petite. Cette installation permet de fournir 30 % de l'énergie consommée pour le chauffage de l'eau et réduit l'émission directe de C02 de 54.5 tonnes/an. Cependant, l'investissement reste un apport très important. Les mêmes conclusions peuvent être déduites des tableaux suivant avec des

160

rendements d'installations différents dans l'hypothèse où l'isolation ou le changement de la chaudière on été éffectués.

Énergie nécessaire pour le chauffage de l’eau

Coût fuel (rendement avec isolation: 65%)

Totale (kWh)

Fuel (kWh)

Solaire (kWh)

Coût (kWh)

Coût (€)

Coût installation

(€)

CO2 économisé

Tonnes

Actuel 1,41e5 1,41e5 0 2,17e5 6545 0 96,9 Travail 4 jours par semaines (192m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5 1,4e5 4 224 192 000 117

Travail 5 jours par semaine (154m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5

1,4e5 4 224 154 000 117

Le tableau ci-dessus présente l'efficacité del'isolation. En effet, avec une bonne isolation, l'entreprise consommerait 3 fois moins de fuel pour fournir l'énergie d'appoint au chauffage de l'eau.

Énergie nécessaire pour le chauffagede l’eau

Coût fuel (rendement chaudière+isolé : 81%)

Totale (kWh)

Fuel (kWh)

Solaire (kWh)

Coût (kWh)

Coût (€)

Coût installation

(€)

CO2 économisé

Tonnes

Actuel 1,41e5 1,41e5 0 1,74e5 5 252 0 108 Travail 4 jours par semaines (192m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5 1,12e5 3 390 192 000 124

Travail 5 jours par semaine (154m2)

1,41e5 0.91e5 0.5e5

1,12e5 3 390 154 000 124

Le tableau ci-dessus présente les économies possibles par le changement de la chaudière couplée à une bonne isolation. L'entreprise économiserait un maximum d'énergie polluante et réduirait de 124 tonnes/an l'émission directe en CO2 engendrée par le chauffage de l'eau.

161

C. Géothermie

Chauffage de l'eau Installations

géothermiques Investissement

(€) Electricité

(€/an) Economies

(€/an) CO2 émis (tonnes)

Taux de CO2 économisé

Temps de retour

1 25000 - 28000 637 2791 268 11 % 6 à 8ans

2 40000 - 46000 1274 5634 236 23 % 6 à 8ans

3 55000 - 64 000 1911 8476 205 35 % 6 à 8ans

4 70000 - 82000 2548 11268 173 47 % 6 à 8ans

5 85000 - 100000 3185 13701 142 57 % 6 à 8ans

Une installation comprenant 5 sondes géothermiques reliées à 5 PAC eau glycolée/eau 11.23 kW permet une élévation de la température de 33 °C soit un préchauffage des besoins journaliers en eau (12000 L) à 40 °C. Cette installation permet des économies importantes en fuel et émission de CO2 pourun investissement moins important que les panneaux solaires et rentabilisé au bout de 8 ans.

ATTENTION: ces résultats supposent une puissance calorifique du sol de 70 W/m récupérable par les sondes géothermiques. Il convient de vérifier cette hypothèse pour s'assurer de la rentabilité d'une telle installation.

Par ailleurs le dimensionnement des sondes nécessite un forage de 80 m. La filature étant en bord de rivière, il est possible de rencontrer l'eau de rivière rendant impossible l'utilisation d'une sonde géothermique. On pourrait alors envisager une géothermie de surface qui consisterait à puiser 2 m3/h d'eau à 10 °C pour fourrnir l'apport calorifique nécessaire à la PAC.

Chauffage Bâtiments

Nombre d’installations :

(puits thermique +

PAC)

Investissement (euros)

Coût de la consommation

de fuel (euros/an)

Economies (euros/an)

Emission de CO2

(tonnes/an)

Temps de

retour

0 - 9310 - 85 - 1 18100 0 7685 0 2 à

3ans

Le puits thermique (6 conduits de 40 m de longueur espacés de 2 m) relié à une PAC air/air 10 kW permet de convenir au chauffage de la filature pour un investissement minime rentabilisé au bout de 3 ans. Par manque d'information les calculs ne prennent

162

pas en compte les travaux de raccordement de la PAC aux aérothermes, le coût doit être ajouté à celui annoncé.

ATTENTION: les résultats présentés supposent une température du sol constante de 12 °C et une profondeur de 2 m pour le puits thermiques. La profondeur peut être réduite, le tout est d'obtenir une température du sol égale à 12 °C pour être en accord avec les calculs présentés ci-dessus.

NB:le dimensionnement du puits thermique permet un préchauffage de l'air à 10 °C en hiver. Or les PAC air/air ont un bon rendement à partir d'une température d'air extérieur de 7°C. On peut donc envisager cette installaton pour des températures du sol inférieure à 12 °C.

Remarque : Les économies= Ancienne consommation de pétrole –( nouvelle consommation de pétrole + EDF)

ATTENTION : CO2= émission DIRECTE

D. Solaire photovoltaïque

Energie entreprise

(kWh) Coût énergie

(€)

EDF Solaire EDF Solaire

Coût installation (€)

Actuel 144 000 0 17 394 0 0 Scénario 1 0 144 000 0 574 103 Scénario 2 119 152 24 848 0 -17 394 104 270

Le scénarion 1 permet de fournir la totalité des besoins électriques de l'entreprise mais sont disproportionnés avec une installation beaucoup trop chère.

Le scénario 2 permet de couvrir les dépenses financières suscitées par la consommation électrique en revendant intégralement l'énergie solaire à EDF.

E. Eolien

Energie entreprise

(kWh) Coût énergie

(€) Coût installation

(€)

163

EDF Eolien EDF Eolien Actuel 144 000 0 17 394 0 0

6 400 (consommée)

Produit et consommée

137 600

23 600 (revendu)

16 924 -1950 36 000

Produit et revendue 144 000 30 000 17 394 -2520 36 000 La solution "petit éolien" n'est pas appropriée au site et à l'activité de l'entreprise FONTY. Cette solution n'est pas envisageable.

IV. Graphiques comparatifs

1. Evolution des coûts et retour sur investissement 1er cas : Si on garde l’installation actuelle 2ème cas : Si l’installation à été isolé

105

164

3ème cas : Si l’installation à été isolé et la chaudière à bois mise en place 4ème cas : consommation électrique

165

2. Emission de CO2 1er cas : Si on garde l’installation actuelle 2ème cas : Si l’installation à été isolé

166

3ème cas : Si l’installation à été isolé et la chaudière à bois mise en place

167

168

Bibliographie et liens

GEOLOGIE DE LA FRANCE, J. Debelmas

LA CHALEUR DE LA TERRE, R. Ferrandes

MEMENTO DES PERTES DE CHARGE, I.E. Idel'cik

DIMENSIONNEMENT D'UN ECHANGEUR AIR/SOL, David Amitrano

LA POMPE A CHALEUR: THEORIE SIMPLIFIEE, CONSTITUTION ET APPLICATION, B. Jourdon et A. Ndiaye

NOTICE TECHINQUE DESCRIPTIVE, MULTIPHREA

CARTE IGN et BRGM

WIND TURBINE, Fundamentals, Technologies, Applications, Economies Springer

http://www.fonty.fr http://www.legifrance.com

http://www.ademe.fr

http://www.cstb.fr http://www.ale-lyon.org http://www.industrie.gouv.fr

http://sunbird.jrc.it http://www.domo-energie.com/fr/page.asp?Id=81 http://www.energiesysteme.fr

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170