Solaire thermique: capteurs solaires CESI, chauffage, ECS, fours et cuiseurs solairesStockage inter saisonnier du solaire thermique

L'energie solaire thermique dans tous ses états: chauffage solaire, eau chaude sanitaire, choix d'un capteur solaire, concentration solaire, fours et cuiseurs solaires, stockage d'énergie solaire par tampon thermique, piscine solaire, climatisation et froid solaire..
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar lilian07 » 05/07/16, 10:13

Oui le projet n'a rien à voir avec le turbinage qui n'a aucune forme de complexité associée à la Pelton - injecteur.
Le turbinage sert à obtenir de l'énergie électrique est c'est sans commune mesure avec ce projet qui vise des quantités d'énergies thermque bien plus élevées et un chantier un peu plus complexe.

Plus complexe et plus incertain (hétérogénéité du sol et difficulté de la multitude de forage), par ailleurs, la PAC eau-eau (19 Kw de puissance thermique restituée) existe déjà(captage horizontal comme sur le schéma et plancher chauffant basse température à l'intérieur, isolation par l’intérieur (impossibilité de faire de l'ITE)) , c'est la chaudière de la maison, voir le début du post, elle fonctionne très bien (COP calculé de 4.2) mais utilise de l'énergie nucléaire et n'est pas pérenne, elle pourrait également devenir un plan de repli en cas d'échec pour booster le COP (environs 6 ce qui me ferait quand même gagner 600 euros d'électricité nucléaire par/an ) par l'énergie solaire qui rechargera le sol en cycle saisonnier.

Si le succès est au rendez vous ce sera une PAC eau-eau à vie qui fonctionnera qu'en cas de besoin...
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chatelot16
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar chatelot16 » 05/07/16, 22:13

il ne faut pas confondre pseudo geothermie et stockage dans le sol

stockage dans le sol veut dire chauffer une certaine zone du sol avec l'energie solaire de l'été pour en profiter l'hivers ... je n'y crois pas trop , le sol est trop moyen , pas assez isolant pour conserver la chaleur , pas assez conducteur pour pouvoir tirer la chaleur qu'on y a mis

la pseudo geothermie c'est plus simple : on utilise la temperature moyenne du sol qui a profité naturellement de la chaleur du soleil sur toute sa surface ... cette temeprature est trop moyenne pour servir directement mais est utile aux pompe a chaleurs

je dit bien pseudo geothermie pour distinguer de la vraie geothermie comme ça se fait en islande ou l'on trouve des source chude a forte temperature pour faire vraiment de l'energie , beaucoup mieux que servir de source froide a une pompe a chaleur
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lilian07
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar lilian07 » 06/07/16, 16:51

chatelot16 a écrit :je n'y crois pas trop , le sol est trop moyen , pas assez isolant pour conserver la chaleur


Oui, toute la difficulté est dans l’hétérogénéité du sol car les équations de diffusion de chaleur dans le milieu (terre, roche….) invitent à y croire et ne sont que très théorique et les explications sont contenues dans ce post.

Je vulgarise l’explication en synthèse :

La diffusion thermique c’est la matérialisation de 2 phénomènes physiques bien connus, la résistance thermique et la capacité calorifique….

La diffusion est « assez simple », si on comprend que c’est une probabilité de présence ou non d’une agitation thermique qui se diffuse comme une gaussienne le long d’une dimension…Cette probabilité est une température qui se matérialise plus ou moins vite dans tout milieu plus ou moins conducteur (isolant, métal, roche, terre…)

Un volume chauffé en un point voit son « pourtour » thermique s'agrandir en s'estompant sur cette distance à la racine racine carrée de (Dt) , l'intérieur sur cette distance passant à l'extérieur par une loi de probabilité, d’où la racine carré du temps lorsque on veut déduire la distance à laquelle se trouve notre T°.

1) Ca explique pourquoi un seul forage long ne peut pas être optimum car sa surface grande par rapport au volume perd beaucoup de chaleur.

2) Ca explique pourquoi la chaleur provenant d’un aquifère si cette dernière n’est pas suffisamment régénérée par une source externe sera irrémédiablement appauvrie plus ou moins vite en fonction de son environnement plus ou moins proche. L’énergie géothermique (désintégration nucléaire des isotopes de la matière) du sol environnement n’est que de quelques dizaines de milliwatts par m2 de surface.

3) Ca explique pourquoi un forage profond (400m) ou la température est en moyenne de 25° n’est pas exploitable car l’appauvrissement est assurée en quelque jours…

4) Ca explique également également une partie des pertes de rendement par PAC lorsqu’on est sur du forage vertical.

Il faut donc « recharger » le sol et il faut que la collection de forages délimitent un volume avec un rapport Surface S sur Volume V minimal soit une sphère (impossible à faire simplement donc un cylindre dans la plupart des BTES)

Avec un réseau de forages courts, le forage voisin récupère ce qu'il perd avec une température presque uniforme sur tout le volume du cylindrique, il faut également que les dimensions du stockage ne soit pas trop petit vis-à-vis du parcours de la diffusion de chaleur dans le milieu sur une saison…

Pour le milieu sol (roche/terre) cette diffusion est d’environ 1 .10^-6m²/s (lire une fois 10 puissance moins six mètre carré par seconde, soit 0,000 001m²/s)

Cela signifie que pour connaître la distance de propagation de la chaleur dans « l’argile » après une seconde, je dois prendre cette valeur 0,000 001 et en extraire la racine carré, ce qui me donne (lire racine carré de 0,000 001=0,001 soit 1mm d’argile.

Si je maintiens la source de chaleur j’obtiendrai un gradient de température tout au long de la distance parcouru par cette chaleur….au bout de 100s la chaleur aura parcourue 1cm….
0,000 001 * 100 = 0,0001
racine 0,0001=0,01 soit 1cm…
Pour trouver la profondeur de pénétration de la chaleur dans l’argile après un an?

Il y a 31 536 000 secondes dans une année.

En multipliant 0,001 (distance de propagation après une seconde) par la racine carré de 31536000 on obtient 5,61mètres.
L’argile ou le granite sont des matériaux particulièrement conducteurs.

Prenons l’exemple d’un sol plus isolant et plus probable avec un indice de 0.285*10^-6m²/s
En reprenant les équations ci-dessus on arrive à une profondeur de 3m après un an


Conclusion: les pertes deviennent minimes pour une structure de grande dimension (par rapport à la diffusion sur 6 mois, 2 à 4m) et il n’est plus nécessaire d’isoler en terre. Par ailleurs si le sol contient des résurgences d’eau c’est rédhibitoire.
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar chatelot16 » 06/07/16, 17:12

je me mefie de cette idée que la chaleur avance autour du point chauffé a une vitesse racine carré du rayon ... ça fait croire que plus c'est grand plus c'est bon : non la vitesse ne m'interresse pas , ce qui m’intéresse c'est la puissance perdue : quand le rayon augmente la surface de la sphere augmente avec le carré du rayon ... donc la vitesse diminue et la surface augmente ce qui fait une puissance perdue constante !
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar Christophe » 06/07/16, 17:30

La diffusion de la chaleur suit ces règles: https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89qua ... la_chaleur

C'est un peu plus complexe qu'un simple carré...(je crois...mes études sont loin...)
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar lilian07 » 06/07/16, 19:06

C'est en effet très complexe car aucune machine avec une grosse puissance de calcul ne permet de modéliser la diffusion en 3D dés que les dimensions augmentes.
Toutefois par les éléments finies on peut vérifier que la loi au carré est respectée grossièrement et vérifiée en pratique et que les simulations effectuées sur un forage collent au modèle de simulation numérique par élément finis. En 2D voir le Lien de Christophe.
Toutefois j'aimerai précisé que la puissance n'est pas perdue de manière constante, car la multitudes de forage (en cercle vu du ciel et cylindrique dans la terre) permet d'une part de créer un récupération de puissance perdue des forages adjacents et d'autre part de piéger l'ensemble de la quantité d'énergie contenue à l’intérieur des limites du cylindre....
Seul l'énergie qui a diffusé au delà des forages de la circonférence est perdue en partie car les forages de circonférence "pompent" toujours au delà des limites du stockage.
L'énergie diffusée au delà va donc se ralentir et il y aura une augmentation progressive de la température dans le temps en périphérie du BTES si on ne pompe pas plus qu'on injecte (cette bonification est constaté en théorie et en pratique dans les BTES en fonctionnement depuis quelques années).

C'est aussi un grand "trompe l'oeil" pour moi cette histoire de diffusion.
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar chatelot16 » 06/07/16, 20:49

si c'est trop complexe et qu'on ne peut pas calculer comment justifier de passer a la realisation ?

les capteur thermique ne sont pas gratuit ! si le systeme de stockage a trop de perte ça sera ruineux

si on envisage d'autre solution , genre panneau photovoltaique , electrolyse , compression d'hydrogene , moteur thermique , pompe a chaleur , ce n'est pas simple mais tout est calculable et on est sur du resultat , avec quelque avantage en plus , chaque element de cette chaine peu servir a autre chose ... alors que les forage dans le sol ne peuvent servir a rien d'autre ... et peuvent même faire des catastrophe en crevant les couche etanche et en tarissant les puits voisin

on dit souvent que le stockage sur l'année est indispensable pour le chauffage solaire : c'est vrai pour le solaire thermique , parce que les capteur solaire thermique ne produisent pas grand chose en hiver , mais les photovoltaique produise assez souvent en hivers , moins qu'en été mais quand même assez pour dire qu'un stockage sur quelques mois suffit

pourquoi toujours dire qu'une pompe a chaleur consome de l'electricité nucleaire ?

les photovoltaique actuel on des rendement de 16% ... avec une pompe a chaleur a cop de 6,25 on fait 100%

stocker l'electricité est couteux mais possible et calculable ... la chaleur dans le sol je ne vois toujours pas de resultat
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar lilian07 » 07/07/16, 09:17

chatelot16 a écrit :si c'est trop complexe et qu'on ne peut pas calculer comment justifier de passer a la realisation ?


Car lorsqu'on arrive à une précision acceptable des mathématiques et qu'on a évalué le risque on doit passer à la réalisation. La théorie ne vaut rien lorsqu'elle ne sert pas à la mise en pratique.

lilian07 a écrit :la chaleur dans le sol je ne vois toujours pas de resultat


https://fr.wikipedia.org/wiki/Stockage_ ... de_chaleur

On y trouve quelques liens intéressant des BTES connues fonctionnelles dont un de la communauté de Drake landing (avec secours chaudières gaz et ECS gaz) mais il y a également beaucoup d'autres projets en cours de réalisation en France. Mon secours sera la PAC dans un premier temps et un poele-chaudière à terme.

Il se peut que le stockage ne fonctionne pas pour des raisons qui m'échappent encore, il se peut que le forage ne soit pas si simple, il se peut que l'injection de calories ainsi que la récupération ne se passe pas comme prévue....(malgré la maîtrise des transferts thermiques avec les tube PE noyés dans le béton)

Mais si la température du sol est à 25° en lieu est place de 12° qui ferait tomber le rendement du stockage calculé à moins de 5% et qui constituerait un échec vis à vis de l'objectif).
Avec un delta de 13° (25-12) il y aurait environs 3611 Kwh à récupérer par un PAC à COP =5 (en plein hiver ou encore pire en intersaison, rendement 3%). Pour mon étude, la rentabilité serait acquise même en intersaison mais la cible ne serait pas atteindre.

Avec tout ses commentaires je ne vais pas faire l'économie de la phase test de mesures sur 3 petits forage.

Enfin, il faut avouer qu'un tel projet a un coté exceptionnel.
Le thermique c'est un gros rendement par panneau sans avoir recours à de grande quantité de produits chimiques ou de silicium pour produire le panneau, le stockage thermique est un cycle infini, il n'a pas besoin de systéme thermodynamique fragile, couteux et dont le rendement est douteux en dessous de 7, c'est un système simple constitué de circulateur d'eau. Il exploite une énergie perdue énorme (les 2/3 de la puissance annuelle dégagée par le panneau thermique), le thermique est centré sur 80% des besoins énergétique d'un foyer français. Le stockage par BTES exploite une zone perdue de terrain....je pense que le BTES peut résoudre le problème du nucléaire et le manque d'isolation des maisons.
Voir les puissances dégagées par le système de Christophe 700W/m2 avec des COP de 80 incomparables à nul autre système.
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar izentrop » 07/07/16, 09:25

chatelot16 a écrit :si c'est trop complexe et qu'on ne peut pas calculer comment justifier de passer a la realisation ?
C'est plus destiné au réseaux collectifs http://www.dlsc.ca/borehole.htm , qui associé à des capteurs serpentins sous asphalte de parking ou de routes a un avenir certain.
http://www.icax.co.uk/thermalbank.html
Image

Tu as une idée de l'investissement, sachant qu'il reste beaucoup d'incertitude sur la compatibilité du terrain ? edit, tu as répondu avant que je poste :wink:

Un document intéressant sur le stockage souterrain d'énergie ... Je ne savais pas pour les batteries sodium/souffre. Et pour les particuliers ?
energiSousTerre.gif
energiSousTerre.gif (35.1 Kio) Consulté 1507 fois
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Re: Stockage inter saisonnier du solaire thermique

Message non lupar lilian07 » 07/07/16, 12:02

Merci pour ce petit schéma instructif....
On a beaucoup à apprendre sur le stockage....Le soduim souffre je n'avais pas vu, principal problème besoin de haute température pour fonctionner ( 300°), dommage bonne densité '110 wh/kg....principale recherche le sodium-ion (en cours)
La batterie plomb va disparaitre et la batterie Litium Ion devrait soublé sa capacité d'ici à 2 ans... La Gigafactory d'Elon Musk qui va être inaugurée dans quelques jours.
Et le STEP va très significativement augmenter!!!!
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