Projet chauffage solaire géothermique été pour l'hiver

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dedeleco
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Projet chauffage solaire géothermique été pour l'hiver




par dedeleco » 12/10/12, 14:16

Je reproduis le projet envisagé par Did67 :
https://www.econologie.com/forums/post242139.html#242139
Did67 a écrit :
dedeleco a écrit :
Pour se chauffer gratis l'hiver avec la chaleur d'été, cela fonctionne depuis 2007, avec bon rendement, à :
www.dlsc.ca



Ce système m'intéresse dans le cadre d'un projet en lien avec mon travail.

Je n'ai malheureusement pas trouvé de données financières : combien cela coûte toute cette installation : forages, conduites, connectique, le pré-stockage et le système de pilotage ? Pour quelle surface (ou quelle puissance de chauffe ? [bon, la puissance, je peux deviner via les bilans qui sont mis].


Ce système est nouveau et donc le prix d'une première réalisation avec recherches exploratoires au Canada, n'a pas de valeur de référence pour prendre une décision. Tout peut être simplifié, et à mon avis il faut essayer simplement avant une grande réalisation.
Par exemple, sur une serre qui a moins besoin de 20°C et qui se contente de 10°C voire juste être hors gel en hiver.
J'ai envie d'essayer ultra-simple dans le 83, pas froid, pour prendre la place de ma pompe à chaleur arnaque, mais je n'ai pas les forets 20 ou 25 mm à longues rallonges facilement dans le commerce.


Mes réflexions actuelles en plus de celles sur econologie :

https://www.econologie.com/forums/chaleur-d- ... 28-20.html

https://www.econologie.com/forums/dedeleco-o ... 99-30.html

Ce qui me parait fascinant est la simplicité, percer des trous faciles à quelques mètres de profondeur un peu plus de 3 à 6m, et tout est accessible au bricoleur chez lui dans son jardin pour un système à la fois nouveau et très ancien dans les cavernes préhistoriques, pour un solaire thermique à stockage géothermique faible profondeur, supprimant tout CO2, tout nucléaire, toute pollution, à perpétuité, pour se chauffer !!

J'ai mis des évaluations des ordres de grandeurs et de liens sur ce type de interseasonal heating (sur google ) sur econologie pour fixer les principes directeurs, qui ont été discuté sur econologie, avec des choix techo assez disparates, faible profondeur ou forte profondeur, par Obamot souvent (avec son sophisme de la centrale à gaz ), et surtout le problème sérieux de la circulation des eaux profondes, à bloquer si elles existent par des injections de produit bloquant cette circulation, ciment pas cher ou même produit rendant l'eau solide en se gorgeant d'eau.

Un chiffre basique qui fixe les idées est qu'on stocke grossièrement 10KWh/m3 de terre (argile par exemple, un peu plus dans de la roche ) en la chauffant de 36°C en plus de 20°C à 56°C (un puits canadien disposant de 3 fois moins 12°C, en variation de T donne 3 fois moins en réserve avant de geler, avec une pompe à chaleur )
Il faut descendre à plus de 3 à 6 m.

Il y a d'autres réalisations et études variés avec des articles techniques publiés à lire, que je n'ai pas recherché à fond.
Il doit y avoir pour dlsc.ca des articles détaillés dans des revues spécialisées payantes pour avoir l'article.

Le prix à mon avis est fonction très fortement des méthodes de réalisations, de la nature du terrain, mou ou dur, de la méthode de perçage des trous qui peuvent être de petit diamètre avec des tuyaux de petit diamètre, comme fait par les spécialistes d'injection de mousse expansive pour redresser les maison et immeubles à fondations affaissées ( Uretek ou Géosec ) .
Je les ai vu le faire, ils percent manuellement avec une perceuse perforateur les fondations et le terrain en dessous avec un long foret comme du beurre, vite pour y enfiler des tuyaux de petits diamètres, environ 20mm , facilement à déjà une belle profondeur de plusieurs mètres.
Je pense qu'avec le même système il y a moyen de diminuer fortement le prix par rapport à de gros forages de 150mm ou 200mm bien classiques pour les puits, d'un prix cependant pas astronomique.
Il vaut mieux augmenter la densité de ces forages de petits diamètre;

Chez moi, j'ai envie d'essayer, de mesurer, avec le matériel le plus simple perforateur à main, long foret, vu que c'est très simple avec simple tuyau pas cher de 16mm (celui pour arrosage goutte à goutte est très bien, solide plus de 10 ans au soleil dans mon jardin, utilisable dans les perçages en terre, aussi bien que pour les capteurs solaires thermiques simples et pas chers d'été montrés sur Apper, econologie et internet, juste sous plastiques.

C'est ultra-simple à bricoler, sauf pour moi, me procurer de longs forets, mis bout à bout de petit diamètre 20mm ou 30mm.
On trouve facilement jusqu'à 1m mais pas plus.
Il y a aussi les vendeurs de matériel de forage qui peuvent fournir en général plus gros diamètre, 150 ou 200mm ou moins comme 50mm avec une tarière de sondage géotechnique.
Pour un gros projet, le prix d'une telle tarière n'est pas excessif, ( prix de voiture ou camionnette ) utilisée et possédé par tous les professionnels d'études de sols.
On doit pouvoir en louer.
Alors le prix est celui de la main d'oeuvre pour percer, et alors fortement inférieur à celui de forage de plus gros diamètre.

J'ai envie d'essayer chez moi en perçant dans mes jardins avec un perforateur, loin des fondations des maisons, (chauffer le sol revient à y avoir une canicule qui fissure l'argile sous les fondations et donc la maison ). Le meilleur endroit c'est sous le bitume d'un parking voisin, en perçant en biais.

Le seul problème pour moi est d'avoir de longs forets mis bouts à bouts de petit diamètre. Alors essayer puis mesurer les propriétés thermiques du sol est facile.
Le problème est que le matériel pro est peu accessible aux bricoleurs.

Sinon la mise au point de forage simple pas cher et rapide serait intéressante, avec foret en bout du tuyau de petit diamètre à enterrer et enfiler, avec circulation d'eau et air sous pression pour faire tourner le foret, et pour évacuer les débris, qui permettrait de faire suivre au tuyau un trajet en grand U sous terre, comme une sorte de micro-robot ( ou comme une taupe robotisée ).
A mon avis, avec un peu d'imagination il y a moyen de diminuer fortement le prix de revient, à très peu.
Tout le reste peut être très peu cher, le tuyau coute moins de 40€ les 100m, mis sous terre aussi bien que sous le soleil !!

Pour l'eau souterraine qui circule, il y a aussi moyen de la bloquer par injection même que du produit qui gonfle et solidifie l'eau, ou par du ciment sous pression, méthode déjà au point pour des gros travaux.

Je pense, pour cerner les meilleures solutions, qu'il faut essayer simple, en investissant pas trop, juste ce qu'il faut, en évitant de dépenser trop, dans ce qui n'est pas essentiel, et ainsi en essayant différentes variantes, de ce système qui est fondamentalement très simple par rapport à n'importe quel autre système technologique utilisé actuellement, comme une pompe à chaleur, un Stirling ou une centrale nucléaire.

Il est accessible aux bricoleurs pour mettre au point avec imagination.

En France on préfére les gros projets et on méprise ce qui est à rendre pas cher, spécialité des Japonais qui ont rendu grand public pas cher en grand nombre, des systèmes forts chers au départ, comme le four micro-onde ou la pompe à chaleur.
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par Did67 » 12/10/12, 15:36

Pour ma part, je me situe dans une perspective de "porjet clef en main durable".

Une chose est le "bricollage" que chacun peut faire. Que chacun est libre de faire...

Autre chose est de "développer" une technologie duplicable dans les conditions économiques prévalentes.

On peut chuaffer d el'eau chaude avec un tuyau plastique noir qui traine dans son gazon. C'est un "chauffe-eau solaire individule self-made" (CESISM).

Ou on peut faire installer un CESI par un artisan labellisé Qualisol.

Le premier projet coutera 100 euros.

Le deuxième 5 000.

Donc si quelqu'un à des données ou techniques ou financières relatives à un stockage de chaleur sous terre, je suis preneur.

Mon projet se situe dans le contexte suivant :

- finalisation d'une station de biométhane de 180 kW électriques et un peu moins de chaleur disponible

- valorisation d'une bonne partie de la chaleur disponible sous forme de revente à une usine qui en a besoin pour produire de l'eau chaude (en susbitutuion partielle d'une chauidère à gaz).

- il reste un excédent de chaleur, qui n'est pas encore quantifié avec précision, notamment les week-ends

- l"idée serait de l'nefourner dans le sol, selon un système façon "dlsc" (mais peut-être horizontal ?) afin de produire des légumes en hors saison (donc les pertes contrôlées vers le haut ne seraient pas un obstacle, à condition de ne pas perturber l'enracinnement ; la surafec de stockage serait recouverte de tunnels pour "garder" la chaleur tout en la valorisant)...

Il faut donc en effet que le système ne soit pas trop couteux...
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par chatelot16 » 12/10/12, 15:50

le soucis que j'ai avec le stockage dans le sol c'est qu'il y a beaucoup de perte : c'est bien quand ça permet de stocker de la chaleur solaire gratuite l'été pour l'hiver ... que l'on en recupére en hivers 1/2 ou 1/10 ça peut etre rentable si le systeme n'est pas trop cher

pour le stockage de la chaleur du week end aux jours suivant ce n'est pas le même cas

c'est une quantité de chaleur limité : si c'est pour en perdre la moitié ce n'est même pas la peine de commancer

pour stocker sur quelques jour je vois vraiment mieux la simple citerne d'eau : et la au moins tout est calculable sans rien inventer ...la capacité calorifique de l'eau et les resistance thermique des isolant commencent a etre connu !

pour la citerne en petite dimension c'est l'acier ... en plus grand c'est le beton armé fait avec du ciment alumineux fondu pour suporter sans probleme les 100° de l'eau bouillante
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par Did67 » 12/10/12, 16:03

Je me suis mal exprimé : c'est durant tout l'été (week-end, congés de l'usine qui nous rachète l'eau chaude) qu'on stockerait en terre pour cultiver en "hors saison" (fin d'automne / printemps) des légumes à "plus haute valeur" (hors saison / primeurs...).

Car il me semble que normalement, à un un certain moment, tu arrives à un gradient et qu'au centre, tu ne perds plus grand chose... Quand tu refroidis ce noyau, le flux s'inverse...

Mais je ne suis pas thermodynamicien, et je butte sur l'évaluation de cette question : quelle serait l' "onde" de chaleur ? quel est le gradient ? et quel serait le "rendement" (énergie BT récupérée au ras du sol / énergie haute température injectée - sortie du cogé)...

Je ne sais toujours pas si c'est juste une idée de ouf...

Il est évident que la chaleur injectée est de toute façon perdue (elle partira dans un aérotherme, car il faut refroidir le moteur). Si on en récupère 50 %, la valeur de ce 50 % doit rembourser l'installation et si possible coûter moins cher qu'une PAC ou une chaudière !

Ce sera de toute façon un développement après un ou deux ans de fonctionnement. J'aurais alors des données sur le gisement disponible : combien ? quand ?
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par dedeleco » 12/10/12, 16:30

Did67 a écrit :Pour ma part, je me situe dans une perspective de "porjet clef en main durable".

- il reste un excédent de chaleur, qui n'est pas encore quantifié avec précision, notamment les week-ends

- l"idée serait de l'nefourner dans le sol, selon un système façon "dlsc" (mais peut-être horizontal ?) afin de produire des légumes en hors saison (donc les pertes contrôlées vers le haut ne seraient pas un obstacle, à condition de ne pas perturber l'enracinement ; la surface de stockage serait recouverte de tunnels pour "garder" la chaleur tout en la valorisant)...

Il faut donc en effet que le système ne soit pas trop couteux...


C'est fondamentalement différent de wwwdlsc.ca surtout sur la durée la semaine au lieu de été vers hiver soit 7 jours au lieu de 120 jours et plus.

Donc la profondeur peut être bien plus faible comme la racine carrée des temps de stockage, avec une fuite de chaleur vers les racines à quantifier en ordre de grandeur, comme la température T=60°C à 80°C probablement, et la chaleur totale à stocker, qui elle fixe la surface de serre à chauffer.

Si c'est du bon humus, la diffusion de la chaleur est nettement plus faible un peu au dessus de 0,1mm2/s au lieu de 1mm2/s de l'argile, ce qui réduit la profondeur par rac(10)=3 soit pour 11,7jours = 1million de secondes, 32cm au lieu du mètre.

Le flux de chaleur risque d'être excessif pour des racines et donc il faut à cette profondeur un réseau de tubes de collecte, indépendants de ceux de stockage du chauffage, bien plus profonds, pour refroidir à 20°C max en chauffant en contrepartie la serre.
Le fonctionnement va être très fonction des T extérieures, entre grand gel et doux hors hiver

Un peu moins de 180kW, soit 150KW à T=50°C à 80°C, à stocker sur 2 jours de week-end (environ 2 jours et demi 60h du vendredi soir au lundi matin ) donne une chaleur de 60x150=9000kWh, importante, ( de quoi chauffer une maison BBC sur tout un hiver ou 1/3 à 1/4 de vielle maison ) qui avec fixe le volume de terre pour stocker à 56°C environ 900m3 soit entre 1 et 2m de profondeur de bon humus de jardin, une surface mini de 90m2, et moins si on met plus profond.
Une serre moyennement isolée, avec film plastique double, va consommer nettement moins en une semaine ( comme une maison ancienne 200kWh/m2 pour tout l'hiver,( moins les apports solaires du coin ) et donc sur 7 à 10 jours, au lieu de 120, ce sera au moins 12 fois moins, soit environ 17KWh/m2semaine, soit pour 90m2 enciron 1530 KWh ( à préciser suivant la serre, avec le jardinier, avec ce qu'il consomme réellement et la météo ) au lieu de 9000KWh et donc la surface de la serre doit être 5 à 6 fois plus grande pour ne pas devenir un sauna.

Il faut aussi considérer ce qui se passe en dehors de l"hiver, par temps doux mais avec chauffage résiduel, presque inutile pour une serre ???

C'est une évaluation à la louche de première réaction, mais qui évite des facteurs 10 d'erreurs possibles.

Mais il est facile d'avoir des erreurs d'évaluation suivant la météo et il faut prévoir une évacuation de chaleur en trop supplémentaire.
Il est peut être bon de ne pas stocker tout sous la serre.

Le flux sous les racines est contrôlable avec un isolant profond sous la terre et surtout un T de stockage assez bas sur un volume de terre 3 fois plus grand (max 30°C ?) .

A mon avis plus complexe au niveau thermique que dlsc.ca vu la serre dessus et les conditions thermiques très variables en terre suivant la météo.
dlsc.ca ne se préocuppe pas beucoup du flux vers la surface.

Il faut préciser le temps max de stockage nécessaire, qui fixe la profondeur et ce qui se passe par temps doux, et la taille des serres actuelles, avec leurs pertes réelles.

Il existe des boites qui font des forages à l'horizontale pour des canalisations sans perturber la surface (voir internet ) .
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par chatelot16 » 12/10/12, 17:53

dedeleco tu nous parle toujours des temps de difusion , mais ce n'est pas le chiffre qui compte pour un stockage thermique

le stockage thermique est fait pour fonctionner longtemps des année et des dizaine d'année : on peut donc considerer que la zone de terre chauffé est toujours chaude , un peu plus ou un peut moins suivant que le stockage est plein ou vide ... donc la puissance perdue ne depand plus que de la resistance thermique vers l'infini ... c'est le calcul en regime permanent qui compte ... la distance a laquelle se propage les variation annuelle de la temperature ne m'interresse pas

quand je vois l'energie que l'on tire d'un forage geothermique : on a beau le refroidir par une pompe a chaleur , la chaleur du reste de la terre y arrive , et on ne stocke pas du froid

si les pompe a chaleurs sur forage geothermique sec marchent bien c'est la preuve que le stockage de chaleurs dans la terre n'est pas bon

stocker quelques jours pour produire de l'eau chaude sanitaire a une usine ou une collectivité est beaucoup plus facile : la chaleur du reservoir est utile jusqu'a completement froid ... simplement vers la fin la chaleur restante ne fait qu'un petit prechauffage de l'eau d'adduction avant de la chauffer par la chaleur du moteur

je trouve la distribution d'eau chaude sanitaire a un grand nombre de maison plus simple que la distribution de chauffage : un seul tuyaux ... le systeme est utile toute l'année , sauf pour ceux qui ont un chauffage solaire
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par dedeleco » 12/10/12, 18:36

Toujours, sans fin, le même problème de compréhension de la conduction thermique avec sa diffusion , utilisée et bien comprise à www.dlsc.ca , dans une terre gratuite et bien moins chère à forer qu'une énorme citerne d'eau de 500m3 minimum pour une seule maison usuelle, d'été vers l'hiver. La citerne ne sera pas mieux isolée sur la période d'été vers l'hiver, inutilisable chez moi, prix de piscine excessif, encombrant inutile dans mon jardin, alors que percer des trous de 20 à 30mm de diamètre en terre, ne démolit pas mon jardin, coute presque rien, juste les forets à rallonge (introuvables sans être pro des forages ), en le faisant moi même.

C'est sidérant la difficulté à comprendre cette réalité que les récipients d'eau, genre piscine sont fort chers, et Christophe a acheté une maison avec une telle réserve de 70m3 très insuffisante, mal isolée (difficile vu son poids)

Un stockage est pour une durée finie, ici 7 jours apparemment, on met puis on reprend ce qu'on a mis, ce qui diminue les pertes, qui sont aussi bien perdues avec une grosse citerne, qui elle n'a pas une grande épaisseur autour d'isolant, contrairement à la terre qui est son propre isolant, d'épaisseur croissante avec le temps (racine carrée).
Lire diffusivité et conduction thermique sur wikipedia avec grand soin.
Par exemple le flux thermique sous notre terre, en dehors des points chauds et des volcans, correspond à plus de 1000°C en surface, il y a environ 200 millions d'années, avec un refroidissement progressif en profondeur par diffusion et conduction thermique? ce temps est la durée d'existence d'à peu près toutes les couches terrestres, en particulier des fonds océaniques et on calcule, que sur cette durée la température de 1000°C est descendue à environ 30km de profondeur, ce qui correspond à l'épaisseur de couches solide de terre sous nos pieds qui donne le flux thermique d'environ 1°C/30m, observé en moyenne .( Voir wikipedia comme cours )

Ici c'est pareil, les pertes sont plus fortes au début et diminuent avec le temps ( ce qui n'est pas le cas d'un grand réservoir sauf enterré ).
De plus comme on cycle chaud puis récupération en y mettant du froid on perd bien moins.

D'autre part, on trouve de beaux exemples de géothermie profonde, même en région parisienne, qui s'est tarie en des dizaines d'années, comme le flux thermique de la terre sur 200 millions d'années, devenu très faible !!

Tout est question de chance sur l'écoulement des eaux en profondeur pour renouveler, un tirage au sort complet.

Certains en sont arrivés à renouveler la chaleur dans cette géothermie profonde s'épuisant, par la chaleur des ordures brulées en été pour la retrouver en hiver (ils pourraient y mettre celle solaire d'été aussi bien !! , mais la chaleur des ordures est gaspillée en été en pure perte !!! )


Enfin il faut demander à la ville de New York combien ils perdent dans la distribution d'eau chaude sur toute la ville, dans les tuyaux isolés en principe.

Donc certaines solutions classiques habituelles ne sont pas si parfaites, ni les moins chères, à part ne pas déranger les habitudes.
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Re: Projet chauffage solaire géothermique été pour l'hiver




par moinsdewatt » 12/10/12, 20:08

dedeleco a écrit : ...En France on préfére les gros projets et on méprise ce qui est à rendre pas cher, spécialité des Japonais qui ont rendu grand public pas cher en grand nombre, des systèmes forts chers au départ, comme le four micro-onde ou la pompe à chaleur.


Pffff.

En France vous pouvez trés bien acheter et installer des panneaux solaire thermique.
Ca n' est pas un trés gros projet.
C 'est pas si cher que ça et ca marche trés bien.
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par dedeleco » 12/10/12, 22:52

Seulement les panneaux solaires thermiques donnent pas du tout la même chose, entre l'été et l'hiver, ( soleil alors très bas, plein de nuages avec pluie ), avec une énorme différence d'énergie !!!

Donc au lieu de peaufiner des pouièmes sur des panneaux chers performants en principe en hiver, il vaut mieux stocker l'excès d'énergie solaire en été, elle totalement gaspillée, avec des panneaux pas chers, pour la stocker sous terre, avec des trous pas chers aussi et l'avoir bien chaude en hiver, comme fait à www.dlsc.ca , fonctionnel depusi 2007 à 1000m d'altitude, à la latitude du nord de la Belgique !!!

Cela personne ne le fait en France !!
et c'est même méprisé par certains.


Le sanitaire solaire marche bien en été, bien mois en hiver, mais parfaitement inutile pour moi et ma femme, vu que tout l'été on prend des douches à T de l'eau froide du robinet, ( pas froide du tout à 20°C après un petit passage en surface, CESI spontané ) de juin à septembre, depuis des années !!!

Le solaire thermique est donc quasiment inutile en été, avec rien à chauffer, et ne marche pas en hiver froid, sous les nuages.

Hier, en faisant mon exercice journalier de yogging à 30% de pente en courant un dénivelé de 200m, j'ai pris une belle douche de pluie à 15°C, entièrement mouillé jusqu'aux os !!! sans aucun problème, chauffé par mon exercice intense !!

Même ces vacances de Toussaint qui arrivent, une fois de plus, en famille, on se baignera en mer bien plus froide, parfois à 15°C, la peau à nu, si pas de chance, comme on fait depuis des années fin octobre et à Pâques !!!

Une de mes belles filles, se baigne et nage, dans l'eau froide même à 15°C avec plaisir sur des km !!
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par Aumicron » 13/10/12, 09:59

Pour Did67, je pense que la technique du "tunnel à galets" doit répondre à tes besoins. Malgré qu'elle n'ait jamais suscité un grand intérêt sur éconologie, je t'invite à lire les 2 interventions de minguinhirigue à partir d'ici :

https://www.econologie.com/forums/stockage-t ... tml#166155
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Argumentons pour faire.

 


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