République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de L’enseignement Supérieur et Rechercher Scientifique
Université Salah Boubnider Constantine 3
Réalisé par :
BOUSSALEM Rayane
DJEBABLA Lyna
BOUCHEMAL Ahlam
BOUCHAIR Hibet Allah Nourhane
ZAOUI Chahrazade
DEROUICHE Nada
BOUDERSA Rayen Neoussem
BOUGHEROURI Amani
Dirigé par:
Mr Bakiri
Année universitaire : 2022/2023
L'énergie solaire : Thermique
Introduction Energie solaire
thermique
Plan de travaile
Energie solaire Les panneaux
solaire
Stockage
d’energie solaire
Fonctionnement
d’un chauffe eau
solaire
Climatisation
solaire
thermique
L’energie solaire
dans le monde
Les avantages et
les inconvénients
L’enrgie solaire
en Algérie
Conclusion
INTRODUCTION
Le soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis
4.55 milliards d’années. Elle est si grande et si chaude que,
même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions
encore de sa chaleur et de sa lumière. Heureusement 150
millions de kilomètres nous séparent de cette formidable
source d’énergie, et notre atmosphère nous protège de la
puissance de ses rayons.
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY C- SOLAR ENERGY
C'est quoi l'énergie
solaire ?
L'énergie solaire est une source d'énergie
propre. disponible dans tous les endroits du
monde et aussi longtemps que le soleil
brillera. C'est un progrès important afin de
sauver l'environnement. Cette énergie
contribue au développement durable. Elle
n'émet pas de pollution. Elle est inépuisable.
Que représente la
lumière solaire ?
La lumière du soleil est, par définition, la
totalité des rayonnements émis par le soleil sur
la terre sous forme d'ondes radio, micro-ondes,
rayons infrarouges, lumière visible et
ultraviolets. Selon leur longueur d'onde, ils ont
différents impacts : l'infrarouge génère la
chaleur ; la lumière visible permet de voir ; les
ultraviolets entraînent la décoloration et
affectent notre santé. Les films agissent sur ces
trois rayonnements.
https://solarprotect.dz/comprendre-la-lumi%C3%A8re?fbclid=IwAR3Bq4oc60w270DBnSRs-Hl8H0X87Ziu60OWw4VYcr9ypckDztlXIzEDuRI
LA DÉCOMPOSITION DE LA
LUMIÈRE
o 43% de l'énergie solaire est
transmise sous forme de lumière
visible.
o 54% sous forme de rayonnement
de chaleur infrarouge.
o 3% restants sous la forme de
rayons ultraviolets.
https://solarprotect.dz/comprendre-la-lumi%C3%A8re?fbclid=IwAR0-UijKWz8KFaktjS4FhcsyahlQ_TSqrwwyVUwt0v2ACmAaJQAU63-r4zI
Le rayonnement
des infrarouges
Le rayonnement
visible
Dans lequel les cellules
photovoltaïques puisent
l'énergie afin de la
transformer en électricité.
Dans lequel les
infrarouges qui sont
fonctionner des capteurs
solaire afin de produire la
chaleur.
https://solarprotect.dz/comprendre-la-lumi%C3%A8re?fbclid=IwAR0-UijKWz8KFaktjS4FhcsyahlQ_TSqrwwyVUwt0v2ACmAaJQAU63-r4zI
Ce rayonnement solaire qui provient du soleil
existe sous deux types :
A l'aide des progrès technologiques, les techniques de
captation directe d’une partie d’énergie solaire sont
nettement améliorées de rendre les systèmes solaires
thermique plus faibles efficaces et rentables.
À quoi sert l'énergie solaire thermique ?
Comment fonctionne une installation ou un système
solaire thermique?
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
L’energie solaire
thermique
Le solaire thermique consiste à utiliser des capteurs
solaires afin de capter l’énergie du rayonnement
solaire à l’intérieur d’un liquide, parfois de l’air mais
le plus souvent dans de l’eau.
Grâce à cela, nous pouvons utiliser l’énergie
récupérée dans la production d’ECS (eau chaude
sanitaire), chauffage de piscines et d’habitations
ainsi que le séchage de céréales…
https://www.acteurdurable.org/energie-solaire-thermique/
Qu’est ce que c’est ?
Les fluides
caloporteurs
C’est le liquide qui circule à l’intérieur de
capteur : Eau ou bien eau + anti gel
o éthylène glycol
o Propylène glycol
Ce fluide faut être :
● Chimiquement stable
● Haute conductivité thermique
● Non corrosif
● Non toxique
● Disponible
Quelle est la composition d’un panneau solaire
thermique?
https://www.acteurdurable.org/energie-solaire-thermique/
Un corps opaque
qui absorbe le
rayonnement solaire
en s’échauffant.
Un isolant
thermique
situé sur les faces
non exposées au
rayonnement.
Un système de
refroidissement
par le fluide caloporteur
(transportant l’énergie).
Une couverture
transparente
sur la face exposée,
destinée à assurer l’effet
de serre à l’intérieur du
capteur.
Bilan thermique global de la paroi
absorbante :
Qsa = Qp + Qu
Qsa = Qp+Qu+Qst
Dans le cas du régime thermique permanent et pour les capteurs à air, la quantité d’énergie
Stockée dans les différentes parties du capteur solaire est négligeable, ce qui conduit à :
Panneaux solaires thermiques:
.
Tous les panneaux solaires thermiques ont un point commun : le fluide caloporteur.
C’est ce fluide qui capte la chaleur du soleil et la transporte des panneaux jusqu'au
ballon d'eau chaude. En revanche. il existe différentes technologies de capteurs
thermiques.
Les capteurs vitrés:
https://www.lepanneausolaire.net/images/capteur-solaire-plan-vitre.jpg
Lorsqu'il s'agit de panneaux solaires
thermiques, les capteurs plans vitrés sont
la technologie la plus courante en France.
Le panneau se compose .vitre noire qui
capte et "emprisonne" la chaleur, comme
avec le principe de l'effet de serre.
Les capteurs plans vitrés peuvent capter
en moyenne 350 kWh annuel par m². Ils
ont aussi un rendement et un prix moyens
par rapport aux autres technologies.
https://image2.slideserve.com/5057849/slide47-l.jpg
Les capteurs non vitrés:
Les capteurs plans non vitrés sont le système le
moins coûteux, mais en contrepartie, le
rendement est très inférieur à celui des autres
technologies existantes. Ici, il n'y a pas de vitre et
les tubes dans lesquels passe le fluide
caloporteur sont donc directement exposés au
soleil.
Par conséquent, ce système dépend beaucoup
plus des conditions extérieures (températures,
saison, etc.), et la température dépasse rarement
les 30 degrés. Cette technologie est ainsi plutôt
utilisée pour du préchauffage ou encore le
chauffage de l'eau d'une piscine.
https://www.lepanneausolaire.net/timthumb.php?src=images/capteur-solaire-a-tubes-sous-vide1.jpg&w=600&h=300&zc
Les capteurs tubulaires:
Il s'agit de la technologie la plus avancée des
panneaux solaires thermiques sur le marché.
Les capteurs tubulaires se présentent sous la
forme de plusieurs tubes en vitre placés les
uns à côté des autres. Ils peuvent capter en
moyenne 500 kWh annuel par m². En
général, pour les besoins domestiques, un
capteur plan vitré suffit, mais les capteurs
tubulaires seront à privilégier dans des
conditions plus extrêmes (faible taux
d'ensoleillement, grand froid, etc.), étant
donné qu'ils sont moins sensibles aux
ombrages.
Cette technologie offre aussi le meilleur
rendement, mais attention, les risques de
surchauffe sont réels, ne la rendant pas
adaptée à certaines régions.Il faut aussi
savoir que, avec tous ses avantages, ce
système est le plus onéreux aujourd'hui.
Quelle est la durée de vie
des panneaux solaires?
Les panneaux solaires ont une durée
de vie comprise entre 30 et 40 ans. Et,
en cas de dysfonctionnement, la
majorité des fabricants peuvent les
remplacer grâce à différentes garanties
couvrant les panneaux pour 30 ans.
https://www.kelwatt.fr/guide/panneaux-solaires/thermique
Installation des capteurs thermiques:
• Si le besoin est de réaliser une installation solaire pour la
production d’eau chaude sanitaire dans une villa, le calcul
du dimensionnement de l’installation va se baser sur le
nombre de personnes qui occupe la villa et consomme
l’eau chaude sanitaire sur toute l’année.
Le nombre de personnes qui
habitent le logement
• Si le besoin est de la chaleur, c’est-à-dire de chauffer un
bâtiment avec une installation solaire thermique, alors le
dimensionnement de l’installation sera calculé en
fonction du bilan thermique du bâtiment ou du certificat
énergétique du bâtiment réalisé par un expert CECB.
Le bilan thermique de la
maison ou le certificat
énergétique du bâtiment
• le besoin est industriel, le calcul sera basé sur le
diagnostic de la consommation énergétique du process
industriel envisagé, pour compenser la consommation
énergétique
Le diagnostic de la
consommation énergétique
du procès industriel envisagé
https://www.voenergies.ch/vo-energies-news-blog/comment-dimensionner-son-installation-solaire-
thermique?fbclid=IwAR05rowpocSSoeRKXfWX_CpOZw4H1WsrkZrg2U-4W9gpCcFU3yHcqA5FhOk
Dimenseinnement d’un installation solaire thermique:
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Exemple de calcul du nombre de panneaux solaires :
9 000 Wc / 375 Wc = 24 panneaux solaires
Equation de calcule le nombre
des panneaux :
À savoir que le nombre de panneaux solaires est déterminé
en fonction des besoins du foyer, et donc encore une fois de
la puissance souhaitée. La méthode la plus simple pour
déterminer le nombre de panneaux à installer est de diviser
lapuissance totale souhaitée par la puissance unitaire d'un
panneau solaire.
Doit etre étudier precisement de manière a garantir un rendement satifisant
tout en respectant les reglement d’urbanisme :
Positionnement :
•Sur une toiture terrasse • Sur une toiture en pente
ADEME/G.Fraysse Loire toiture
Le rendement:
Calcule de rendement d’une installation solaire thermique:
Le rendement d’un panneau solaire thermique correspond au rapport entre
l’energie captèe et celle rèellement produite et utilisèe .
Ainsi, le rendemment annuel moyen des panneaux solaires thermiques est
èstimè entre 30% et 40% .
Comment peut-on optimiser le rendement ?
Orienter les panneaux vers le sud ( inclinistaion recommandèe est de 45 à 50 degrès )
Isoler l’installation pour limiter les pertes de chaleur
Bien choisir le taux de couverture
Bien choisir le type de capteur (le choix depend de la region dans laquelle se trouve le
logement )
https://conseils-thermiques.org/contenu/chauffe-eau-solaire.php
Grâce à ces panneaux solaires thermiques, il est
possible de capter les rayons du soleil pour
chauffer son eau chaude sanitaire.
Les panneaux solaires peuvent chauffer de 50 à
80 % des besoins annuels en eau chaude sanitaire.
Mais comment ça marche?
Chauffe-eau solaire :
un chauffe-eau solaire est un dispositif de
captation de l’énergie solaire destiné à fournir
partiellement ou totalement de l’eau chaude
sanitaire
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffe-eau_solaire
01
02
03
04
Le fonctionnement d’un chauffe eau solaire
Le captage des rayons
SWOT ANALYSIS - SWOT ANALYSIS - SWOT ANALYSIS
Le transport de la chaleur
La restitution de la chaleur
L’accumulation de l’eau chaude
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffe-eau_solaire
passe par 03 étapes :
https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/chauffe-eau-solaire/fonctionnement-chauffe-eau-solaire/
•Le capteur solaire (1) absorbe l’énergie des rayons du soleil par un absorbeur et la transformer
sous forme de chaleur, autour de cet absorbeur, on trouve un coffre rigide celui-ci pour le but d’isoler
thermiquement l’absorbeur. une fois le rayonnement entré ce coffre a pour but de retenir la chaleur
afin de chauffer le fluide caloporteur. ce capteur est en général disposé sur le toit d’habitation.
•Le circuit primaire (2) transporte la chaleur, il est calorifugé et contient d’un fluide additionnée
d’antigel. Ce liquide s’échauffe en passant dans les tubes du capteur, et se dirige vers un ballon de
stockage
•Un échangeur thermique (3) (serpentin) placé au centre du ballon garanti que le fluide
caloporteur restituer sa chaleur à l’eau froide sanitaire qui remplit le ballon de stockage.
•Une fois la chaleur dissipée, le fluide continue son circuit et repart (4) grâce au (7) vers le capteur solaire
afin de se recharger en chaleur.
• Son fonctionnement (circulateur) est commandé par un dispositif de régulation (8) jouant sur les
différences de températures : si la sonde du ballon (10) est plus chaude que celle du capteur (9), la régulation
coupe le circulateur. Sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l’eau sanitaire du
ballon.
•L’eau froide du réseau (6) remplace l’eau chaude soutirée, elle sera de nouveau réchauffée à son tour
par le liquide du circuit primaire
L’energie solaire thermique fonctionne-t-elle
en hiver ? Et comment palier l’insuffisance
d’ensoleillement en hiver ?
Les installations solaires thermiques captent la lumière du
soleil pour la transformer en énergie thermique. Celui-ci
pour la production d’une eau chaude sanitaire.Si ce
principe fonctionne parfaitement en été, les propriétaires
de maisons peuvent hésiter à les faire installer en
pensant aux périodes froides de l’année.
SOLAR ENERGY COMPANY - SOLAR ENERGY COMPANY
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Il est évident que le chauffe-eau solaire fonctionne également en hiver et que vous
pourrez être assurés d’eau chaude pendant toute l’année. En effet, le chauffe-eau
solaire n’utilise pas uniquement la lumière directe du soleil, mais aussi la lumière
diffuse.
Le rendement d’un chauffe-eau solaire sera inférieur en hiver par rapport à l’été,
mais il produit de la chaleur même en hiver. Il assurera donc, même par grand froid,
une économie d’énergie pour la production d’eau chaude sanitaire il sera possible de
produire de l’énergie solaire de manière à couvrir environ 30 % de vos besoin en eau
chaude en hiver Les 70% restants seront alors couverts par une chaudière. et 100
% en été.
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
https://www.viessmann.fr/fr/services-et-assistance/faq/fonctionnalites/energie-solaire-hiver.html#
Plusieurs climatisation solaires différents:
Alimentatée par des Pannaux photovoltaïques
Associée à des Capteurs thermiques
Rafraîchissement Aérovoltaïque
Avec le solaire thermique
https://www.futura-sciences.com/
https://rjeem.com/
Système de clim thermique
https://batiadvisor.fr/
► Clim par vortex:
L’air froid est ensuite transféré au logement
► Clim par absorption :
Solution thermique la plus utilisée.
► Clim par adsorption:
Plus écologiques .
► Système par évaporation
Quels sont les avantages et les inconvéniants
de l’energie solaire thermique ?
Avantages:
► Bonne durée de vie
► Économie l’énergie
► Des applications variées
► Une source d’énergie renouvelable
► Adaptée aux régions éloignées
Inconvéniants:
► Ils nécessitent un peu d’entretien.
► Révision une fois par an avec un professionnel .
► Chauffage d’appoint en hiver.
► La clim thermique ne fonctionne pas durant la
nuit.
► Installation très coûteuse et encombrant.
file:///C:/Users/user/Desktop/2019_01_05_TFE_Baptiste_Gatellier.pdf
Le stockage de l’énergie solaire thermique :
o Charge:Cette phase correspond au moment où la source
produit de l’énergie et que le milieu de stockage n’est pas saturé
en énergie.
L’intérêt d’un système de stockage est de compenser le déphasage entre la production d’énergie
venant de la source et la demande en énergie
Le stockage d’énergie fonctionne par cycle dans lequel nous pouvons observer trois phases :
o Stockage: Cette phase correspond au moment où le
dispositif de stockage ne reçoit plus d’énergie venant de la
source (soit car la source n’émet plus, soit car le système de
stockage est plein) et que le bâtiment ne demande pas d’énergie
du système de stockage.
o Décharge: Cette phase correspond au moment
où, afin de satisfaire ses besoins en énergie, le
bâtiment puise dans le système de stockage.
Comment choisir le matériau de stockage ?
file:///C:/Users/user/Desktop/2019_01_05_TFE_Baptiste_Gatellier.pdf
La sélection des matériaux de stockage repose sur les critères suivant :
Une grande chaleur latente et une grande conductivité thermique.
Une température de fusion adaptée à leur utilisation pratique et leur stabilité chimique.
Non corrosifs.
Non toxique.
Le coût
La capacité d'autodécharge liée à la stabilité chimique et mécanique du matériau.
Modes de stockage d’energie thermique
file:///C:/Users/user/Desktop/2019_01_05_TFE_Baptiste_Gatellier.pdf
Aujourd’hui on est capable de stocker de l’énergie thermique et donc la chaleur par 3 manières
différentes :
Le
stockage
thermique
par chaleur
sensible
Le
stockage
de chaleur
latente
Le
stockage
par
réaction
chimique
L’énergie solaire dans le monde :
file:///C:/Users/user/Desktop/pdf%20salaire%20thermique.pdf
D'après les derniers statistiques, la croissance des énergies
renouvelables est plus rapide que celle des énergies fossiles. Leur
part dans la consommation mondiale atteint 25 % du total, dont
un quart pour l'énergie solaire.
• Dans le monde
file:///C:/Users/user/Desktop/pdf%20salaire%20thermique.pdf
Fin 2012, la Chine représentait à elle seule 67% du marché
mondial de l’énergie thermique avec 258 millions de mètres
carrés de capteurs, loin devant l’Europe 15,9% et l'Amérique du
Nord 6,4% pour États-Unis/Canada
• Dans l’EUROPE
Le secteur du solaire thermique connaît des problèmes de
développement et une croissance ralentie depuis 2008.
L’Allemagne est le leader du marché européen à la fois pour le
solaire thermique et photovoltaïque. Fin 2013, il existait 17,2
millions de mètres carrés de capteurs solaires en Allemagne).
L’enrgie solaire en Algérie
En raison de sa situation géographique, l’Algérie est classée comme étant l’un des pays les
mieux dotés en ressources solaires au monde et au bassin méditerranéen .
•13,9 TWh/an pour le solaire photovoltaïque.
• 169.000 TWh/an pour le solaire thermique.
https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-solaire
Ce gisement solaire dépasse les 5 milliards
GW/h par an avec une durée d’insolation sur la
quasi-totalité du territoire national dépassant
les 2000 heures annuellement et peut
atteindre les 3900 heures dans les hauts
plateaux et au Sahara (Lahmar, Rahmouni et
Chitour, 2007).
Potentiel solaire en Algérie
Régions Région
côtière
Hauts
Plateaux
Sahara
Superficie (%) 04 10 86
Durée
moyenne
d’ensoleilleme
nt (Heures/an)
2650 3000 3500
Energie
moyenne reçue
(KWh/m2/an) 1700 1900 2650
https://www.energy.gov.dz/?rubrique=energies-nouvelles-renouvelables-et-maitrise-de-lrenergie
https://www.energy.gov.dz/?rubrique=energies-nouvelles-renouvelables-et-maitrise-de-lrenergie
o Le potentiel solaire le plus important et qui couvre 86 % de la superficie du territoire est
situé dans le sud du pays.
o Une autre étude évoquée assure la capacité du Sud algérien à satisfaire la demande
mondiale en énergie électrique en moyenne de quatre fois, tout en respectant la norme
de la sécurité énergétique.
o Des études précédentes ont déjà confirmé la grande capacité du désert à recevoir
de l’énergie, notamment l’étude menée par le physicien ’’ Allemand Gérard Knies’’
qui démontre que six heures d’ensoleillement du Sahara permettraient de stocker de
l’électricité pour l’ensemble du genre humain pendant une année entière.
l'énergie solaire thermique en Algérie
https://www.cder.dz/exindex.php?rub=heli&srub=n&pag=Index
En 1954 et sur le site du Centre de Développement des
Energies Renouvelables (CDER), le four solaire de Bouzareah,
baptisé "Héliodyne",ce dernier avait pour but d’obtenir à
l’échelle une expérience semi-industrielle, des produits
susceptibles d’un débouché direct sur le territoire algérien. Il
s’agit principalement de la synthèse à partir de l’oxygène et de
l’azote atmosphérique, de l’acide azotique destiné à la
fabrication d’engrais azotés, ainsi que le craquage de certains
composés organiques contenus dans des gisements de gaz
naturel découvert en Algérie.
Vue générale de l'Héliodyne de Bouzaréah,
https://www.cder.dz/exindex.php?rub=heli&srub=n&pag=Index
En 2016 une mini-centrale à tour est réalisée, au
niveau de l’URAER de Ghardaïa, en utilisant les
moyens locaux, Elle est composée d’une tour
avec une hauteur de 7m et d’un champ solaire
de 17 héliostats répartis sur une surface de 450
m² ,Les héliostats réalisés sont d’une surface de
1,5 m² ,cette réalisation est un premier pas vers
l’exploitation de l’énergie solaire thermique en
Algérie dans la production d’électricité prévue en
2021.
les héliostats Ghardaia
Pourquoi il n’est pas applicable ?
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
• Les coûts de la filière CSP (solaire thermique) qui restent élevés associés à une
technologie non encore mature notamment en termes de stockage avec une
croissance très lente du développement de son marché
•des textes législatifs et réglementaires
•des textes législatifs et réglementaires
•des textes législatifs et réglementaires
• des textes législatifs et réglementaires.
les solutions proposées
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
•des textes législatifs et réglementaires
•des textes législatifs et réglementaires
•des textes législatifs et réglementaires
À cet effet, l’exploitation de l’énergie solaire en Algérie selon le programme passera par
deux grandes phases :
1ere phase entre (2015-2020) : consiste à installer une capacité de 3000 MW en
énergie photovoltaïque.
2eme phase entre (2021-2030) : l’installation d’une capacité de 10575 MW en énergie
photovoltaïque et 2000 MW en énergie thermique.
SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
Et afin d’aboutir aux objectifs, notamment en ce qui concerne le
développement de l’énergie solaire, des structures d’appui et dispositifs de
soutien ont été mis en place. Ainsi qu’un cadre juridique favorable ; comme
suit :
•Mise en place d’un ensemble de textes législatifs et réglementaires
encadrant le développement des énergies renouvelables en Algérie.
•Mise en place des Structures d’appui
•Mesures d’incitations financières et fiscales Dans le domaine de la concentration
solaire, le programme national des énergies renouvelables prévoit des actions
ambitieuses pour l’industrie des équipements du solaire thermique
•La construction d’une usine de fabrication de fluide caloporteur et équipements de
stockage.
•La construction d’une usine de fabrication des équipements du block de puissance.
Conclusion
L'exploitation de l'énergie solaire produite du rayonnement solaire, ressource
inépuisable et non polluante, ne cesse de se développer de nos jours. Une raison
majeure qui empêche l'utilisation massive de cette énergie est sa variabilité qui dépend
des facteurs météorologique et induit donc une production intermittente.
SOLAR ENERGY- SOLAR ENERGY - SOLAR ENERGY
L’Algérie peut capturer assez d’énergie solaire pour répondre aux besoins
énergétiques notamment pour son développement durable, l’agriculture et
l’exportation vers l’Europe. L’Algérie peut aussi devenir un modèle pour d'autres pays
grâce à la surface et le potentiel solaire, son désert du Sahara.