Leon GAILLARD, Stéphanie GIROUX-JULIEN, Christophe MENEZO

Transcription

1 Projet Horizon PV Valorisation des surfaces d intégration horizontales pour la production d électricité, et l amélioration de l efficacité énergétique des bâtiments récepteurs Leon GAILLARD, Stéphanie GIROUX-JULIEN, Christophe MENEZO

2 Contexte Intégration des centrales solaires aux toitures terrasses de grande superficie (<100000m² = 10 MWc) Intégration horizontal PV : pénalisant en terme de la production électrique Fonctionnalités énergétiques à hybridation photovoltaïque/thermique Potentiel du PVT pour les bâtiments industriels: renouvellement d air des locaux, dispositif de préchauffage air et eau 2

3 Concept inova PVT EPC Solaire : solution d intégration basée sur le procédé existant inova PV Innovation : ventilation en face arrière pour le préchauffage du bâtiment Collaboration CETHIL 2014 : outil de pré-dimensionnement développé 3

4 Etude des performances d une grande toiture horizontale photovoltaïque/thermique Démonstrateur de technologie Site : Le Chai du Petit Bois, Sorgues Chantier : renouvellement de l étanchéité + centrale PV Système démonstrateur 542 x 260Wc modules PV, 6 x 25kW onduleurs inovapvt : branches (pan est et ouest) Ventilation : 5000 m3/h avec 5 ventilateurs Mode 1 : préchauffage d air Mode 2 : boucle ECS 4

5 Démonstrateur de technologie Schéma du système : injection d air préchauffé, et production d eau préchauffée Opération : contrôleur dédié pour piloter les ventilateurs EST OUEST 5

6 Type TRNSYS pour une simple branche Modèle du système intégré dans TRNSYS Hypothèse de fonctionnement nominal en conditions idéales: Équilibre aéraulique Structures étanches à air Pertes des gaines collectrices négligeables Modélisation numérique 1: du concept au prototype 6

7 Modélisation numérique 1: du concept au prototype Prédiction de l évolution des températures au long des branches Potentiel sur un an: Air préchauffé : printemps et automne Boucle ECS: préchauffage d eau en été 7

8 Instrumentation Objectifs : validation de concept, évaluation des hypothèses Choix de système de mesures : focalisé sur la performance thermique 8

9 Instrumentation Architecture : contrôleur NI crio avec programme d acquisition embarqué (Labview) Récupération de mesures: VPN + SMTP Traitement de résultats : MySQL + Scilab 9

10 Etude des performances d une grande toiture horizontale photovoltaïque/thermique Instrumentation: mise en oeuvre 10

11 Résultats expérimentaux Suivi continu de l installation en conditions de fonctionnement Mode de ventilation piloté par contrôleur dédié Bonne récupération de chaleur pendant les périodes ensoleillés débit débit volumique 11

12 carpet plot : air sortant de la gaine principale Résultats expérimentaux L air dépasse la température de consigne inférieure toute la journée Écart maximal de température (Tair-Tamb)>20 C Performance fortement dépendant sur ensoleillement et vent Irr débit 12

13 Performance instantanée Évolution journalière : 29/04/2016 (jour ensoleillé peu venté) Écart de température (Tpvt-Tpv)~10 C Écart de température (Tair-Tpv)~20 C Équilibre après démarrage de ventilateurs: <1 heure Performance énergétique par superficie de capteur Production thermique et électrique comparables Perte de production électrique à évaluer sur l année 13

14 Confrontation modèle-mesures Paramétrage ajusté avec les mesures au long des branches Incohérence due à l infiltration d air Tendances reproduites par le modèle : accord sur 3 niveaux de débit Évolution réelle plus lisse que le modèle (inertie) Écart (modèle-mesure)~5 C débit 0 débit 1 débit 2 14

15 Consommations élec. Eau chaude Besoins de chauffage et de rafraichissement fonctionnement jour/nuit complétés par PAC Si T ext <14 C :!!!!"##!$% =!! (14!!"# ) /1000 Si T ext >18 C :!!"#!$%&%''"(")* =!! (18!!"# ) /1000 Rôle majeur des cuves de stockage (Inertie) 15

16 CONCLUSIONS Principe Offre une grande modularité Adaptation au bâtiment Diminution des besoins en chauffage (suivant zone géographique) Intégration de boucle eau prévu fin mai 2016 Apport de la ventilation Région ventée : fort impact du vent Rôle important de l inertie du bâtiment Offre un bon potentiel de couplage en site urbain Intégration du modèle amélioré dans TRNSYS Étude numérique du système intégré 16