ATLAS DU POTENTIEL SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE ET THERMODYNAMIQUE EN RÉGION PACA Réunion Plan Climat CG06 CENTRE ÉNERGÉTIQUE ET PROCÉDÉS Philippe BLANC Centre Energétique et Procédés, MINES ParisTech / ARMINES
Centre Energétiques et Procédés MINES ParisTech 2 MINES ParisTech (Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris) Ecole fondée en 1783 (225 ans) : Implantations : Paris, Bd. Saint Germain depuis 1816 Années 70 : Fontainebleau, Evry et Sophia Antipolis (P. Laffitte, ancien directeur de l'ecole, ancien sénateur 06) Formation d'ingénieurs généralistes adossée à des centre de recherche : Math. Appli, Sc. Sociales, Energétiques, Geosciences, Matériaux, Centre Energétique et Procédés (site de Sophia Antipolis)
3 Les enjeux de l'énergie solaire Enjeux mondiaux Energie solaire Enorme quantité d'énergie disponible pour encore 4 à 5 milliards d'années mais qui nécessite le stockage d'énergie Surface photovoltaïque nécessaire aux besoins énergétiques du monde et de la France (ordre de grandeur) France Source : MINES ParisTech MIG 2007 Monde http://www.ddmagazine.com/314-combien-panneaux-solaires-energie-monde.html
4 Répartition géographique inégale du rayonnement solaire Effets d'origine astronomiques (en latitude) Effets Météorologiques / climatiques (nébulosité) 80 60 40 20 0-20 -40-60 Source : INES (www.ines-solaire.fr) Estimation de la somme annuelle d'irradiation globale (kwh/m 2 ) 3500 kwh/m² 3000 kwh/m² 2500 kwh/m² 2000 kwh/m² 1500 kwh/m² 1000 kwh/m² -80-150 -100-50 0 50 100 150 Source : MINES ParisTech 500 kwh/m²
Estimation de la ressource solaire 5 Réseau de stations de mesure d'irradiation Méthodes à partir d'images satellitales (MINES ParisTech : méthodes Heliosat) Utilisation des satellites Meteosat (plusieurs générations) Bases de données de rayonnement depuis 1985 ESPACE HelioClim-1 : résolution 20 km 1 jour (1985 2005) HelioClim-2 : résolution 10 km 1 heure (depuis 2004 ) HelioClim-3 : résolution 5 km ¼ heure (depuis 2004 ) satellite Source : www.kippzonen.com Source : www.sailwx.info/wxobs/stationpick.phtml ATMOSPHERE nuages cible 1 cible 2 OCEAN, SOL Source : Armel Oumbe Meteosat Première génération Meteosat Seconde génération
Source : MINES ParisTech 6 55 Bases de données HelioClim consultables en ligne www.soda-is.com Estimation de la ressource solaire Base de données de rayonnement solaire Analyse temporelle en un lieu géographique Interrogation ponctuelle sur une période de temps Possibilité d'établir des cartographies (par ex. mensuelles, annuelles) typiquement au 1/5 000 000 Estimation de la somme annuelle d'irradiation globale sur plan horizontal (kwh/m 2 ) 2400 Couverture et résolution de HelioClim-3 3 km 3,5 km 4 km 4,5 km 5 km 6 km 7 km 8 km 10 km > 12 km 50 2200 2000 45 1800 1600 1400 40 1200 Source : MINES ParisTech 35-20 -10 0 10 20 30 40 1000
7 Cartographie à l'échelle d'une région Atlas Solaire en région PACA Projet (janvier 2009 septembre 2010) Cofinancé par le Conseil Général des Alpes Maritimes (direction Ecologie et Développement Durable) Cofinancé par l'ademe PACA et la région PACA (subvention F.R.E.E.) Projet labélisé par le pôle de compétitivité CAPENERGIE Les caractéristiques principales Echelle géographique : 1 / 250 000 (résolution : 250 mètres) Irradiation en sommes mensuelles et annuelles Statistiques issues de l'analyse temporelle "long terme" (> 20 ans) Applications PV et Solaires Thermodynamiques Rayonnements globaux et diffus sur différents plans inclinés (PV) Rayonnements directs sur plans inclinés, en incidence normale ou en suivi en élévation (Therm.)
Cartographie à l'échelle d'une région Atlas Solaire en région PACA 8 Effets sur l'éclairement à plus faible échelle non perçues par Meteosat/Heliosat Effets orographiques et météorologie locale Effets d'ombres portées (masquage) Effets d'angles locaux d'éclairement Variation locale de l'épaisseur atmosphérique Calibrage des irradiations l'atlas par des mesures in-situ Stations météorologique équipée de pyranomètres Prise en compte régionale et non plus "seulement" à l'échelle d'un pays ou d'un continent
9 Atlas Solaire en région PACA Prise en compte des ombres portées Exemple : la commune de Annot
Les stations météorologiques pour le calibrage de l'atlas 10 Le réseau des stations de mesure de Météo France Une trentaine de stations en région PACA mesurant l'irradiation globale sur plan horizontale Une seule mesure les irradiations directes et diffuses (Carpentras) Location de trois stations de mesure spécifiques Un an de mesure toutes les 10 minutes : Global sur plan horizontal Diffus sur plan horizontal ( calcul du direct en incidence normale) Température, humidité relative
Temps TU (heure décimale) 11 Volx (avril 2008 à avril 2009) Mesures fournies par TRANSFIELD Les stations météorologiques pour le calibrage de l'atlas 5 10 15 20 GHI en Wh/m 2 200 150 180 160 140 120 100 Mesure 80 en somme mensuelles du GHI 60 40 20 GHI en somme mensuelle en kwh/m 2 kwh/m 2 Fos sur Mer (aout 2009 à aout 2010) 100 0 2008.3 2008.4 2008.5 2008.6 2008.7 2008.8 2008.9 2009 2009.1 2009.2 2009.3 Date (année décimale) GHI : Global Horizontal Irrad. 50 0 2008.3 2008.4 2008.5 2008.6 2008.7 2008.8 2008.9 2009 2009.1 2009.2 Date (année décimale) Nice (aout 2009 à aout 2010) Sur le toit du CADAM Station installée sur le toit du CADAM à Nice (43 40'18"N, 7 11'58"E)
12 Maquette de l'atlas solaire (version préliminaire, simplifiée sans calibrage) Somme annuelle d'irradiation globale sur plan horizontal (moyenne 2004-2008) kwh/m 2
13 Maquette de l'atlas solaire (version préliminaire, simplifiée sans calibrage) Somme annuelle d'irradiation directe en incidence normale (moyenne 2004-2008) kwh/m 2