Énergie solaire dans les bâtiments à consommation énergétique nette zéro. Yves Poissant, Ph.D. CanmetÉNERGIE Ressources naturelles Canada
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- Élodie Simon
- il y a 8 ans
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1 Énergie solaire dans les bâtiments à consommation énergétique nette zéro Yves Poissant, Ph.D. CanmetÉNERGIE Ressources naturelles Canada
2 Technologies solaires Les technologies solaires sont généralement catégorisées comme solaires passives ou solaires actives selon l approche qu elles utilisent afin de convertir et distribuer l énergie solaire. Plusieurs technologies convertissent la lumière en énergie utilisable dans le bâtiment: La conception solaire passive pour le chauffage et la climatisation, l éclairement naturel L énergie solaire thermique pour le chauffage de l espace, de l eau et la climatisation L énergie solaire photovoltaïque pour la production d électricité
3 Évolution du coût d achat d un module solaire PV Année Module CAD/Watt (moy. pond.) Variation % -10% -22% +24% -17% -13% -15% -31% -33% -24% -17% -11% Données: Ressources naturelles Canada Le coût moyen d un module PV module a diminué de 6x au Canada depuis 2004 Coût moyen d un système PV résidentiel raccordé au réseau en 2014: $/W
4 Plan Systèmes solaires photovoltaïques Principes de la conception nette zéro Étude de cas bâtiment résidentiel Maison ÉcoTerra MC Étude de cas bâtiment institutionnel Bâtiment John Molson Initiatives de recherche reliées à la conception nette zéro Ressources et outils
5 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Composants d un système PV intégré au bâtiment [source: Ressources naturelles Canada]
6 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Hydro-Québec Option de mesurage net pour autoproducteurs
7 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Avantages des applications intégrées au bâtiment Deux fonctions: Électricité Revêtement ou autres Aucun coût additionnel pour le terrain Aucun coût additionel pour la structure Aucun coût de stockage (réseau) Aucune perte résultant de la distribution Possibilité de récupérer la chaleur du toit PV et de maximiser la production d énergie
8 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Module solaire photovoltaïque Solarworld 245 W Silicium monocristallin Kyocera 40, 65, 85 W Silicium polycristallin Unisolar 30 W Silicium amorphe
9 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Concepts architecturaux semi-transparents Solar Scape Innovations Inc.
10 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Concepts architecturaux semi-transparents Suntech Power (Chine) Just Roof c-si Toiture Schüco (Allemagne) Prosol TF E2 façade a-si Façades, pare-soleils et fenêtres Dow Solar s Powerhouse (États-Unis) Tuiles solaires CIGS (Source: ( Source: ) Dow CIGS solar tiles (Source:
11 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Méthodes d intégration Support commercial lesté «ballasted»
12 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Méthodes d intégration Support à plat
13 Énergie solaire photovoltaïque (PV) Exemples d intégration au bâtiment Sur les toits 3 kw, Regina 20 kw, Varennes 30 kw, Casselman 120 kw, St. Isidore
14 L énergie solaire et les normes Normes de produit Savoir les reconnaître D abord... Sachez reconnaître les logos Ensuite... Vérifiez pour quelle norme le produit est certifié dans le répertoire du centre d essai Logos de certification CSA Intertek Composant UL TÜV Utilisation spécifique
15 L énergie solaire et les normes Normes de produit Modules photovoltaïques Silicium cristallin Couches minces Silicium monocristallin (sc-si) Silicium polycristallin (mc-si) Silicium amorphe (a-si) Cuivre indium gallium sélénium (CIGS) Tellurure de cadmium (CdTe) CAN/CSA-C61215:08 (Performance) CAN/CSA-C22.2 No :11 (Sécurité) CAN/CSA-C61646:10 (Performance) CAN/CSA-C22.2 No :11 (Sécurité) UL: mot clé: QIGU7 (PV Modules and Panels Certified for Canada) CSA: Class (POWER SUPPLIES-PV Modules and Panels)
16 L énergie solaire et les normes Normes de produit Onduleurs et autres composants PV Onduleurs: CSA C22.2 C General Use Power Supplies (clause 10 traite des onduleurs) CSA C22.2 No PV Cables Résistance des câbles aux UV: État en 2005 de câbles installés en 1992
17 L énergie solaire et les normes Normes d installation Systèmes solaires PV Code de construction du Québec (C22.10) Chapitre V Électricité Section 0 à 14 & 26 : Installation générale Section 50 : Systèmes solaires photovoltaïques Section 84 : Interconnexion des sources de production d électricité Guide des meilleures pratiques CSA SPE-900 Analyse structurelle du toit et des supports Bâtiments résidentiels, commerciaux institutionnels Toit plats et inclinés, différentes membranes
18 Bâtiments net zéro: principes de conception Intégration des technologies d énergies renouvelables Comportement des occupants Stratégies d opération visant à éviter le gaspillage Consommer de façon efficace Réduction de la demande en énergie Électricité (Solaire, éolien) Chauffage (Solaire, thermopompe) Efficacité énergétique (Équipements et technologies efficaces) Enveloppe du bâtiment (Enveloppe, matériaux, fenêtres) Conception solaire passive (Orientation, forme, ouverture) Phase II: Combler les besoins restants avec énergies renouv. Phase I: Réduction de la demande Coût relatif Partir du bon pied Conception solaire passive et enveloppe du bâtiment étanche et isolante Proportion de la contribution au bilan énergétique
19 Consommation électrique résidentielle au Canada Energy Consumption (kwh) Space Cooling Lighting Appliances Water Heating Space Heating 0 Conventional R2000 Advanced Houses Source: Ressources naturelles Canada Une maison net-zéro produit autant d énergie qu elle en consomme annuellement à partir d énergies renouvelables disponibles sur le site. La quantité d énergie solaire incidente annuellement sur le toit d une maison au Québec excède sa consommation énergétique.
20 L initiative de démonstration de maisons durables EQuilibrium MC au Canada Débutée en 2007, collaboration gouvernement - industrie Norme minimale R-2000 (série de critère de performance résidentielle supérieure aux codes du bâtiment) Objectif: démontrer 12 maison NZÉ à travers le pays
21 Maison ÉcoTerra MC - Projet de démonstration Système PV-T de 2.8 kw électrique Conception solaire passive: Fenêtres à vitrage triple et masse thermique Pompe géothermique Partenaires: Maisons Alouette, U. Concordia, RNCan, SCHL, Hydro-Québec, Régulvar Maison préfabriquée conçue nette zéro
22 Maison ÉcoTerra MC - Principales caractéristiques Chauffage solaire passif Grande fenestration au sud (RSI 1) Dalle de béton Stores motorisés PV/T intégré Refroidissement du panneau PV Séchage Chauffage de l eau Stockage de chaleur Pompe géothermique Chauffage/ Climatisation air forcé Chauffage de l eau Source: SCHL
23 Maison ÉcoTerra MC Résultats mesurés vs modélisation Près de kwh de consommation inattendue! Chauffage garage Source: Doiron, M.
24 Maison ÉcoTerra MC Ventilation des coûts Composant Énergie renouvelable (Géothermie) Coût additionel comparé à une maison conventionelle au Québec Enveloppe du bâtiment 20 k$ Solaire passif 15 k$ Réduction de la conso. électrique 3 k$ Réduction de la conso. eau chaude et VRC 2 k$ 35 k$ Énergie renouvelable (PV/T) 30 k$ + 15 k$ Coût additionel total 130 k$ Source:
25 Bâtiment John Molson School of Business U. Concordia Démonstration PV/T intégré au bâtiment (BIPV/T) Superficie de 288 m2 Produit électricité (25 kw) et préchauffage de l air (>75 kw) Système forme le mur extérieur du bâtiment (pas un ajout) Salle mécanique située directement derrière la façade BIPV/T Partenaires: Université Concordia, Conserval, Day4 Energy, Schneider Xantrex (Financé par le fonds TEAM de RNCan)
26 Système BIPV/T Principe de fonctionnement Mur solaire Ventilateur Air frais préchauffé >75 kw thermique Isolant Air frais Onduleur 25 kw électrique Modules PV conçus sur mesure Cavité Rendement conjugué de 55% 26
27 Salle mécanique
28 Prise d air (1 / 3)
29 Installation du mur solaire Cavité
30 Prises d air
31 Processus d installation Système prototype Attaches conçues pour fixer les modules et permettre un écoulement d air Une intégration plus étroite du module PV au mur solaire permettrait d optimiser le système Une technologie de type mur rideau pourrait réduire le temps d installation
32 Production d énergie 2012 Énergie produite (kwh) Énergie thermique Énergie électrique Mois Production électrique annuelle: 20 MWh/an Production d énergie thermique utile annuelle: 55 MWh/an Source: Bambara, J.
33 Surface de 300 m 2 Potentiel de m 2
34
35 Bibliothèque de Varennes Distribution annuelle de la production électrique du système solaire photovoltaïque de 130 kw
36 Bibliothèque de Varennes Affichage intérieur
37 Vers l objectif net zéro Système du bâtiment Bâtiments courants Bâtiments intelligents futurs à consommation énergétique nette zéro Structure de l immeuble Chauffage & climatisation Systèmes solaires/ renouvelables Opération du bâtiment Passif, non conçu en tant que système énergétique Systèmes surdimensionnés Aucune intégration systématique fait après coup Systèmes d automatisation utilisés inefficacement Optimisés selon la conception solaire passive et l intégration des systèmes solaires actifs Petits systèmes contrôlés de façon optimale; avec intégration du solaire en cogénération; Communautés: stockage saisonnier et systèmes énergétiques de quartier Complètement intégrés: éclairement naturel, solaire thermique, PV, hybride, systèmes géothermiques, biocarburants Contrôles prédictifs pour l optimisation du confort et performance énergétique; prédiction de la demande 37
38 Agence internationale de l énergie - Solar Heating and Cooling Tâche 40: Vers les bâtiments solaires à consommation énergétique nette zéro Objectif: Définir clairement et avec consensus international, les mesures de performance de bâtiment qui pourraient informer les politiques, les programmes et l adoption par l industrie des bâtiments solaires à consommation énergétique nette zéro. Période: oct sept
39 Réseau de recherche stratégique du CRSNG sur les bâtiments intelligents à consommation énergétique nette zéro ( ) OBJECTIF: Effectuer la recherche qui facilitera l adoption à grande échelle des bâtiments nette zéro énergie au Canada d ici Thème 1: Systèmes solaires et systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) pour les bâtiments Thème 2: Systèmes actifs pour l enveloppe du bâtiment et technologies solaires passives Thème 3: Stockage thermique de moyen à long terme pour les bâtiments et les collectivités Thème 4: Stratégies de fonctionnement pour les bâtiments intelligents Thème 5: Transfert de la technologie, outils de conception et contribution à la politique nationale
40 Partenariats Universités Gouvernement /ONG Fabricants Réseau de recherche Industrie de la construction Ingénieurs, architectes Services publics 40
41 Ressources et outils Cours Énergie solaire dans les bâtiments efficaces Donné par Contech Outils de calculs et de conception solaire RETScreen Cartes du potentiel solaire et photovoltaïque du Canada Les bonnes adresses Énergie solaire Québec Financement Programme d aide à l installation d équipements solaires Fonds municipal vert
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