Ferme photovoltaique avec stockage

[FDFD]

Bonjour,

Pour envisager un développement important de l'énergie solaire, il faut également prévoir un stockage d'une partie de cette énergie. Sinon, le lissage sera fait par des centrales thermiques (gaz, charbon) qui émettent du CO2. On a vu dans une précédente discussion que la capacité des STEP n'est pas suffisante.

Jusqu'à présent, on a essayé de promouvoir le photovoltaique dans le cadre individuel avec des installations ne dépassant pas 30 m2. Ces installations posent en plus des problèmes d'étanchéité de toit, d'ombrage et il est bien difficile d'optimiser (coût typique: 7000 E / KW crête).

Il me semble plus intéressant de développer des fermes photovoltaiques de grande surface car dans ce cas, on pourra optimiser et baisser notablement le prix (on devrait pouvoir les réaliser pour 2000 E / KW crête).

De plus, si on imagine un stockage dans des réservoirs d'air comprimé, on pourrait utiliser l'énergie thermique récupérée pour améliorer le rendement de ce stockage. Actuellement le rendement de ce stockage se situe vers 60%. Un calcul de coin de table me dit qu'on devrait pouvoir l'améliorer et le porter aux environs de 90% grâce à une machine thermique adaptée utilisant la chaleur récupérée par les panneaux.

Autrement dit, on pourrait bénéficier d'une énergie photovoltaique à un prix beaucoup plus bas avec en même temps une capacité de stockage performant et autonome.

Qu'en pensez-vous ?

Cordialement.
-----

[wizz]

définition de "grande surface" ? (comment, où...)

[homersimpson62]

bonsoir
si je me rappelle bien , le rendement d un cycle compression / stockage / restitution via une "machine " (turbine /alternateur? ) est calamiteux et n est utilisé en industrie que pour des problemes de securité (regul pneumatique en petrochimie etc..) et de poids de machine (petites meuleuses etc ...)
si tu avais un "schema de principe " a proposer ?

[chatelot16]

le rendement d'un stockage a air comprimé n'est pas forcement mauvais ... oubliont les outil a irc comprimé dont le but est d'etre leger et dont le rendement est reelement mauvais

il est possible de faire un stockage a air comprimé a tres bon rendement ... aucune loi physique n'interdit de s'approcher autant que l'on veut de la compression isotherme ideale , et du moteur isotherme ideal ... il suffit de plusieur etage avec echangeur de chaleur entre chaque etage

le probleme c'est le prix : rien que le prix d'un reservoir d'air comprimé est superieur au prix d'une batterie au plomb de meme capacité ... avec le prix d'un tres bon compresseur moteur on est encore plus cher

et comme les batterie au plomb sont deja trop chere pour ce genre de stockage ... l'air comprimé est pire

l'air comprimé a quand meme un avantage : pas d'usure du reservoir avec les gonflage et degonflage meme rapide

les batterie au plomb et les reservoir d'air comprimé ont une chose en commun : prix du KWh constant quelque soit la taille ... pas d'avantage aux grosse dimension

plomb 40Wh/kg
air comprimé beaucoup moins , depand de la resistance de l'acier ... progres possible avec reservoir en acier a haute resistance ou en fibre de carbone , mais toujours deriere la batterie en poid et encore pire en prix

quand le prix de l'energie augmentera encore plus ce genre de stockage sera utile , et la batterie au plomb sera rentable avant l'air comprimé ... le plomb est eternel : une usine de stockage d'electricité aura son atelier de recyclage du plomb pour refaire a neuf ses batterie au fur et a mesure de leur usure

l'electricité se transporte bien ... l'usine de stockage n'a pas besoin d'etre integré a la centrale solaire ... repartir les photovoltaique sur les toit qui convienne me parait plus logique que centraliser

[A voir en vidéo sur Futura]

[FDFD]

Voici une note qui parle des différentes catégories de stockage en Allemegne. Vous y trouverez le rendement d'un stockage adiabatique.

http://www.enr-ee.com/fileadmin/user..._Allemagne.pdf

Juste une précision: ferme photovoltaique correspond dans mon esprit à une surface de l'ordre du Km^2.

Pour chatelot: le stockage doit être local car on a besoin pour l'améliorer de la chaleur récupérée par les panneaux.
Typiquement 10 à 15% d'électricité et 40% (?) de chaleur récupérée à une température de 40° en été (?).

La chaleur récupérée sur un toit l'été par 30 m^2 de capteurs est pléthorique par rapport au besoin d'un chauffe eau. donc elle est perdue. il vaut mieux l'utiliser pour améliorer le stockage dans une ferme photovoltaique.

[wizz]

l'air comprimé a quand meme un avantage : pas d'usure du reservoir avec les gonflage et degonflage meme rapide

un petit RDM montrera qu'il y a bien une usure (ceci dit, très largement supérieure au millier de cycles)

[FDFD]

Voici un lien vers une présentation sérieuse (CNRS, ENS) sur les différents moyens de stocker l'énergie électrique:

http://www.stielec.ac-aix-marseille....ckage_2009.pdf

Bonne lecture

[chatelot16]

il y a de la chaleur a recuperer sur un toit capteur solaire thermique

mais un capteur photovoltaique doit rester froid ... la moindre augmentation de temperature diminuerait le rendement

c'est plutot dans l'autre sens que c'est interessant : un gros moteur a air comprimé fait du froid , il pourait diminuer la temperature des photovoltaique et ameliorer le rendement ... bof en principe avec un stockage a air comprimé c'est quand il n'y a pas assez de soleil qu'on utilse l'air comprimé avec le moteur ... ni chaleur solaire pour chauffer le moteur ni froid du moteur pour ameliorer le photovoltaique

la production et la consomation de chaleur ne se font pas en meme temps ... le meilleur moyen d'avoir la bonne temperature c'est le sol : aussi bien pour eviter au moteur a air de se refroidir que pour eviter au photovoltaique de chauffer : le sol est disponible partout : forage pseudo geothermique

[verdifre]

Bonjour,
Pour l'instant, sauf cas exeptionnels, la consommation d'electricité est plus importante de jours que de nuit et suit même pas trop mal la "puissance " du soleil.
Le stockage de cette energie n'est, je pense, pas un probleme immediat.
De plus les previsions d'ensoleillement à court et moyen terme sont trés fiables. Je ne vois pas trés bien l'utilité du stockage (tant que l'on auras pas plus de 10% de notre prodution d'energie basée sur le solaire)
Il existe déja les STEP que l'on rempli la nuit au nucleaire pour les vider dans la journée, le solaire peut aussi s'en servir dans la journée (soit en les vidant moins vite, soit en les remplissant en prevision de la pointe de 19h)
Les Step ont un exellent rendement et existent déja. Leur utilisation avec le solaire n'est pas incompatible avec leur utilisation première (nucleaire).
fred

[FDFD]

En fait, je n'ai pas dit quel serait mon principe pour uilise la chaleur récupérée par les capteurs.

En été, un capteur photovoltaique peut monter jusqu'à 70°.... et c'est vrai que ce n'est pas bon pour le rendement. On aurait intérêt à le refrodir.

C'est ce que je propose en faisant circuler un fluide qui récupère ces calories et les stocke dans le sol pendant la journée.

D'autre part, dans les périodes de la journée où on stocke une partie de l'électricité produite sous forme d'air comprimé, on récupère la chaleur de compression et on la stocke dans un autre réservoir.

De même, on peut faire circuler le fluide la nuit de façon à régénérer une source froide dans le sol (cas d'une nuit "fraîche").
disposer d'une source froide. On peut également

On a ainsi des sources chaudes et froides + de l'air comprimé.

Pendant la nuit, lorsque l'on utilisera l'air comprimé pour produire de l'électricité, on utilisera ces sources chaudes et froides dans un moteur thermique pour tirer le plus d'énergie possible de l'air comprimé. C'est une façon d'augmenter le rendement du stockage (je n'ose pas imaginer que l'on pourrait dépasser un rendement de 100%...)

Quel moteur thermique ?

le plus schématique et direct serait de coupler un moteur stirling travaillant avec les sources froides et chaudes (chaleur récupérée par le caapteur) à un moteur à air comprimé dont l'air est réchauffé (chaleur de compression stockée) avant de se détendre en poussant un piston.

Bien sûr, j'imagine que ce principe schématique peut être fusionné en une seule machine thermique produisant de l'énergie mécanique.

[FDFD]

Bonjour fred,

En fait je me place dans une hypothèse où la part du photovoltaique dépasserait 30% de notre production. Dans ce cas, la STEP de grand-maison ne suffirait pas... et on a vu dans une discussion précédente qu'il n'est pas facile d'en créer d'autres (utilisation de falaises, barrage sur la mer, etc...)

Bien sûr pour l'instant, pas de souci... on en est très loin ! (< 0.1% ?)

[chatelot16]

la bonne vieille baterie au plomb me parait le meilleur complement du photovoltaique : tout electrique , tout a froid , eficace meme en petite dimension

pour celui qui prefere les usine a gaz , en grande dimension les centrales solaires thermique peuvent etre meilleure que les photovoltaique ... le prix de revient augmente moins que proportionnelement a la puissance

la machine thermique qui converti la chaleur en electricité peut aussi servir a faire du stockage ... on peut stocker de la chaleur pour la convertir en electricité plus tard

je n'aime pas le stockage a haute temperature en sodium fondu qui a fait l'echec de la centrale solaire themis ... je prefere me contenter d'eau a 100°c

la machine thermique qui utilise l'eau a 100° avec le sol a 15°c comme source froide n'a pas un grand rendement ... mais elle peut etre reversible et servir aussi de pompe a chaleur quand il y a de l'electricité en rab ... refroidir le sol a 15°c en chauffant de l'eau a 100° et miracle le cop maximum possible est l'inverse du rendemnt possible en moteur thermique ... le rendement maximum pompe a chaleur + moteur thermique est 100% ... comme d'habitude le 100% ne sera pas atteind mais peut etre bon si on y met les moyen

centrale solaire thermique : le premier cycle de 500°C a 100°C produit de l'electricité en fonction du soleil , et chauffe de l'eau a 100° que l'on peut stocker
la 2eme machine utilise le 100°C vers le 15°C pour faire plus d'electricité

si il y a trop l'electricité la 2eme machine peut au contraire refroidir le sol pour faire plus d'eau chaude a 100°C en utilisant l'energie produite par la machine a haute temperature

la construction de grand reservoir d'eau a 100° bien isolé n'est pas extraordinairement couteuse ... plus economique qu'un reservoir d'air comprimé de meme capacité

le prix d'un reservoir n'est pas proportionel au volume ... plus c'est grand plus c'est facilement rentable

[Regismu]

Bonsoir

deja partez sur des chiffres actuels pour une installation photovoltaique..

parlez en Wc ..pas en M² ça ne veux rien dire ..

et actuellement une tres bonne installation de 3Kwc se negocie moins de 15000€ ... mais s'il y avait vraiement une volonté de rattraper les 15 ans de retard que la France a deja accumulé et qui ne va qu'en s'aggravant pourquoi limiter à 3 Kwc et ne pas couvrir son toit entierement ? pourquoi imposé cet intégré ridicule qui "troue" les toitures " avec les risques de fuites et qui nuie au rendement des installations ..

Le develloppement des ENr s'est justement pour se liberer des energies fossilles ..donc out le gaz et le charbon ..l'hydraulique sous toutes ses formes peut pallier au photovoltaique jour/nuit on le fait deja avec le nuc de turbiner pour remonter les barrages existants pourquoi ne pas le faire avec les ENR et pourquoi ça marche ailleur qu'en France ?

vous avez aussi etudier la solution de la pile à hydrogene elles sont deja commercialisées mais il y a d'autres solutions quand on veux on peux

[chatelot16]

vous avez aussi etudier la solution de la pile à hydrogene elles sont deja commercialisées

tu veux parler de pile a combustible ?

le rendement n'est pas si bon que ca ... c'est cher ... il faut stocker separement l'oxygene et l'hydrogene produit

la batterie au plomb fait toutes ces fonction dans un seul truc : il n'y a pas a stocker l'oxygene et l'hydrogene ... inutile de chercher des materiaux couteux comme le platine : les electrode en un materiaux economique comme le plomb font tout le travail

encore mieux plus on augmente la capacité plus on augmente la surface d'electrode et plus on augmente le rendement ... contrairement a la pile a combustible , ou l'augmentation du volume de stockage d'hydrogene n'augmente pas le rendement de la pile a couteuse electrode en platine que l'on a jamais les moyen de faire assez grande

les autre type de batterie cd ni ou lithium partagent cet avantage mais le plomb en a un de plus : dans une batterie au plomb il n'y a que du plomb ... pas de melange de different metaux rendant le recyclage tres compliqué

le recyclage de batterie au plomb est tellement simple que je ne considere pas la dure de vie d'une batterie : je considere le plomb comme un fluide utilisé en circuit fermé dans une usine de stockage qui recycle elle meme ses batterie

[FDFD]

Bonjour à tous et merci pour la discussion.

Chatelot a peut-être raison et ses remarques sur les batteries au plomb sont intéressantes. Peut-être est-ce que c'est le moyen de stockage d'avenir (bon rendement et faible pollution si c'est fait de manière industrielle et contrôlée).

Par contre, je ne suis pas d'accord pour dire que le photovoltaique individuel peut permettre le développement du photovoltaique . C'est bien trop cher car pas d'optimisation possible et puis bien trop de gens se sucrent au passage...

En fait ma question du début aurait pu être: si on envisage le photovoltaique en fermes de grande surface, que faire de l'énergie thermique récupérée ?

J'ai proposé initialement d'améliorer le rendement de stockage, mais si ce n'est pas pertinent, on peut toujours en tirer un petit supplément d'énergie. Ce petit supplément correspondrait à une augmentation équivalente de quelques pourcent du rendement des panneaux photovoltaiques. Au lieu d'avoir par exmple un rendement de 15%, on aurait 16..20 %.

Bonne journée

[f6bes]

Bjr à toi,
Les calories sont effectivement gratuites. Reste à savoir ce que l'on peut espérer en "amortissement" au vue des frais engagés pour la ...récupération/stockage.
Dépenser 100 pour récupérer 1, faut attendre 100 avant de COMMENCER à compenser .
Tout se chiffre ....meme si l'énergie est gratuite.

Bonne journée

[polo974]

Bonjour à tous et merci pour la discussion.

... rendement des panneaux photovoltaiques. Au lieu d'avoir par exmple un rendement de 15%, on aurait 16..20 %.

Bonne journée

Ahhh, le mythe du 15% de rendement...

[Regismu]

Bonjour à Tous

mais si on se renseignait un peu mieux avant de parler d'un sujet "le photovoltaique"

vous savez que ça a evolué? ..surtout dans d'autres pays que la France ..allez vous posez aussi la question pourquoi ?

vous annoncez des prix d'il y a 3 ans...et vous trouverez facilement dans le commerce des panneaux avec 20 % de rendement ..mais ça veux dire quoi ? ..qu'ils prendront moins de place et qu'on pourra mettre plus de puissance.. couvrons d'abord nos toits..produisons propres...et sur les lieux de consommation ( arretons de produire des ...pertes reseau ..) et après on verra ..

le kWh le moins cher etant celui que l'on ne consomme pas

[chatelot16]

En fait ma question du début aurait pu être: si on envisage le photovoltaique en fermes de grande surface, que faire de l'énergie thermique récupérée ?

attention a ne pas confondre chaleur et energie

avec 1kwh d'energie electrique on fait exactement 1kwh de chaleur

mais avec 1kwh de chaleur on fait quoi ?

si c'est 1kwh de chaleur a haute temperature on peut en faire 0.5kwh d'electricité avec une machine a vapeur aussi bonne que ce qu'il y a dans les meilleure centrale thermique

si c'est 1kwh a 40° et que l'on a une source froide a 20°c le rendement du cycle de carnot est bien faible
r = 1- Tf / Tc
= 1 - 273+20 / 273+40 = 0,063
une machine parfaite ne peut transformer que 6% de cette chaleur en energie mecanique ... et comme la machine reelle ne sera pas parfaite on recupere des clopinette ... et si on aide un moteur a air comprimé par cette chaleur on gagne a peu pres la meme chose

si on utilise de l'eau froide pour maintenir les paneau photovoltaique a 20° l'amelioration de rendement fait gagner plus d'energie que ce que ferait cette machine thermique ...

si les panneau sont concentré au meme lieu ca fera une enorme quantité de chaleur bien difficile a evacuer en restant a basse temperature

si les panneau sont reparti sur chaque maison ... chacun peut avoir un forage geothermique pour envoyer cette chaleur dans le sol

[chatelot16]

Jusqu'à présent, on a essayé de promouvoir le photovoltaique dans le cadre individuel avec des installations ne dépassant pas 30 m2. Ces installations posent en plus des problèmes d'étanchéité de toit, d'ombrage et il est bien difficile d'optimiser (coût typique: 7000 E / KW crête).

promouvoir n'est pas le mot !

par une subvention mal placé on reussi plutot a interdire tout progres ... donner un monopole a des societé agréé qui se sucrent ... obliger a integrer aux toiture , donc interdire d'orienter correctement , interdire la poursuite du soleil ... interdire le refroidissement a eau tant qu'il n'est pas proposé par les pro agréé

[FDFD]

Bonsoir à tous et à Chatelot en particulier,

Je suis d'accord avec le rendement maximum de carnot de 6% que l'on peut attendre. Si on considère que l'on récupère la moitié avec une machine réelle (?), c'est 3% de l'énergie thermique incidente que l'on doit pouvoir récupérer. On suppose que cette énergie calorifique est 50% de l'énergie incidente.

Par rapport à l'énergie solaire incidente on récupère donc
- 10 à 15% d'énergie électrique
- 1.5 % d'énergie mécanique (3% de 50%)

Bon, c'est vrai, ce n'est pas très glorieux (10% de l'énergie électrique photovoltaique). Finalement l'amélioration du rendement par le refrodissement est susceptible d'apporter plus !

Ca deviendrait plus significatif avec 30° de différence de température au lieu de 20°. Malheureusement ce n'est pas très réaliste...

On ne verra sans doute pas de centrales photovoltaiques avec ce type de récupération.

Par contre, la proposition de chatelot de refroidir les panneaux individuels et d'utiliser la chaleur récupérée pour regénérer la source froide d'une pompe à chaleur me semble très intéressante. (géothermie basse température sous forme de sonde allant jusqu'à 100 m de profondeur)

Ces calories récupérées pendant l'été seront utilisées pendant l'hiver pour le chauffage. Ainsi l'énorme quantité de chaleur récupérée par les panneaux photovoltaiques ne sera plus perdue. Et e !n plus le rendement des panneaux s'en trouvera amélioré.

Certains fabricants produisent déjà de tels panneaux hybrides phovoltaiques/thermiques.

Alors finalement, renversement de situation ou non ? photovoltaique individuel ou en fermes solaires ? Quid du problème du stockage de l'énergie électrique ?

A+

[chatelot16]

Par contre, la proposition de chatelot de refroidir les panneaux individuels et d'utiliser la chaleur récupérée pour regénérer la source froide d'une pompe à chaleur me semble très intéressante. (géothermie basse température sous forme de sonde allant jusqu'à 100 m de profondeur)

Ces calories récupérées pendant l'été seront utilisées pendant l'hiver pour le chauffage. Ainsi l'énorme quantité de chaleur récupérée par les panneaux photovoltaiques ne sera plus perdue. Et e !n plus le rendement des panneaux s'en trouvera amélioré.

Certains fabricants produisent déjà de tels panneaux hybrides phovoltaiques/thermiques.

non brancher le paneau sur le forage est un moyen de le maintenir froid ... mais ca n'augmentera pas la temperature du fond du sol ... ca n'aidera pas la pompe a chaleur

c'est simplement un moyen de trouver de l'eau froide meme quand il fait chaud

une facon dutiliser le meme forage pour autre chose qu'une pompe a chaleur

[wizz]

Dans ce cas là, autant utiliser l'approvionnement d'eau potable de ville

Vu le volume d'eau consommée d'une ville, on a de quoi refroidir une bonne installation solaire. Une grosse installation PV au centre de traitement d'eau potable, et c'est parti

[chatelot16]

bof ... celui qui pourait faire passer l'eau de tout un village pour refroidir les photovoltaique de son toit n'a qu'a le faire ... mais pour refroidir un bon nombre de panneau il faut beaucoup plus d'eau que la consomation d'eau potable

le fond du sol est une bonne source froide disponible partout ... sauf pour les privillegié au bord de la mer ou d'une riviere

[FDFD]

Ah cette fois chatelot, je ne suis pas d'accord !

Bien sûr que dans la majorité des cas de forages, on peut "recharger" la source froide d'une pompe à chaleur. Ca ne marche pas sans doute dans le cas où le forage traverse une nappe phréatique car dans ce cas les calories sont évacuées par conduction/convection dans la nappe.

En hiver quand on tire sur le capteur, la température de début est de 12 à 15°. En fin de saison, la température descend parfois en dessous de 5°, voire plus si la source froide est mal dimensionnée pour la puissance de chauffage.

Il est évident qu'à l'inverse, on peut faire remonter la température de cette source à 20° en y injectant des calories l'été. C'est d'ailleurs ce qui se passe avec l'option "rafraîchissement" de certaines installations de chauffage à pompe à chaleur. Dans ce cas, c'est l'eau ayant circulé dans le sol de la maison qui va se refridir et donc réchauffer le capteur.

C'est très intéressant de remonter la température de la source froide car on bénéficie ainsi d'un meilleur COP, ce qui diminue d'autant la facture d'électricité pour le chauffage et l'ECS.

A+

[polo974]

Bonjour à Tous
mais si on se renseignait un peu mieux avant de parler d'un sujet "le photovoltaique"
vous savez que ça a evolué? ..surtout dans d'autres pays que la France ..allez vous posez aussi la question pourquoi ?

Pourquoi tant de haine...

vous annoncez des prix d'il y a 3 ans...et vous trouverez facilement dans le commerce des panneaux avec 20 % de rendement ...

merci de fournir des sources vérifiables pour des produits commerciaux en production ayant réellement 20% de rendement (pas de protos 10 fois plus cher que le standard....).

[Regismu]

Bonjour polo974

non non pas de ..."haine"..juste que sur un sujet on puisse parler avec des infos actualisées

pour les panneaux ayant le meilleur coefficient rendement/surface voir les fiches techniques des panneaux Sanyo et sunpower ..mais comme deja dit plus haut ça n'a d'interet qu'en cas de petites surfaces et ou d'ombres..

exemple: http://www.sunpowercorp.fr/residenti...cts/panels.php

on a aussi pas mal d'assembleur en France notamment en Bretagne

[polo974]

Bonjour polo974
..mais comme deja dit plus haut ça n'a d'interet qu'en cas de petites surfaces et ou d'ombres..

Donc plus cher au W produit, donc encore confidentiel...

[Regismu]

Voila un site

avec des installations et leur production en situation sur le terrain:

http://www.bdpv.fr/index.php

vous verrez que les Sanyo et les sunpower sont "courants".. de plus ils ont un meilleur coefficient de rendement sous les chaleurs....

perso c'est ce que j'ai sur mon toit à cause d'ombres l'hiver ..:

http://www.bdpv.fr/fiche_utilisateur.php?util=regismu

[verdifre]

Bonjour,
en sortie d'usine, on commence à parler du Wcrete à 1 $ soit 0.7€ (et les prix devraient continuer à baisser)
On de vrait surement trouver une loi de type loi de moore (qui malgrés sa simplicité resiste bien aux revolutions technologiques) concernant le prix du watt crete en fonction du temps.
on commence à savoir que en moyenne 1 Wcrete produit 1Kwh/an dans nos regions
avec une durée de vie de 25 ans, pour ne froisser personne, en ne tenant compte que des panneaux, on produit 25 Kwh pour 0.7 € soit 0.028 € du kwh. On est donc competitif de ce point de vue avec le nucleaire (même ordre de grandeur) .
Pour de grosses ou moyennes installations ou le prix du watt crete ne s'eloigne pas trop du prix sortie usine (mettons 2 € installé) On peut commencer à faire de l'electricité à des prix raisonables. (surtout qu'entre la decision et la production du premier kwh le cycle est beaucoup plus court qu'avec du nucleaire).
Un des problemes majeurs du photovoltaique est le cout financier. En effet il faut tout payer avant de produire alors que dans le cas d'une centrale à gaz, on ne paie le gaz qu'a la consommation (moins d'argent immobilisé)
fred