I n f R A S t R U C t U R E S P O S I t I V E S Cellter une ombrière photovoltaïque
Un design innovant pour une solution d avenir De la nécessité de favoriser l intégration des énergies renouvelables en ville L intégration des énergies renouvelables en ville constitue un enjeu majeur pour le développement durable urbain. Les villes, du fait de leur forte concentration de population et d activités, affichent des niveaux de consommation énergétique et d émission de GES* particulièrement élevés. Paradoxalement, celles-ci ne disposent que de peu d espaces pour installer des systèmes de production énergétique. La production d énergie renouvelable constitue pourtant une condition absolument nécessaire pour atteindre l engagement de division par 4 des émissions de GES d ici 2050, fixé à l échelle nationale et inscrit localement dans la politique énergétique de nombreuses villes. De plus, si les besoins énergétiques du bâtiment devraient être de plus en plus réduits, le développement des véhicules électriques devrait induire de nouveaux besoins en électricité renouvelable. Une solution d avenir à Lille Les ombrières photovoltaïques constituent à ce titre une solution d avenir permettant l exploitation d espaces de parking déjà occupés, en y apportant de la valeur ajoutée, non seulement à travers la production énergétique, mais également en termes de protection des véhicules, gestion des eaux pluviales, etc. Les Infrastructures Positives A l instar d autres concepts inventés, conçus et développés par Elioth sur la thématique des Infrastructures Positives, tels que la Montagne solaire, Wind it, la passerelle de Venlo ou le château d eau du Bel Air, Elioth_lab propose un nouveau design low cost permettant d optimiser la production électrique d une ombrière de parking photovoltaïque.
Cellter >> un dispositif low cost La concentration solaire : notre solution pour améliorer la rentabilité économique de l ombrière photovoltaïque Optimisation grâce à une surface réflectrice low cost Inspirée des systèmes de concentrateurs solaires, l ombrière photovoltaïque d Elioth s appuie sur le principe de concentration du rayonnement par un réflecteur fixe. L objectif consiste à utiliser une sur face miroir afin de réfléchir un maximum de rayonnement solaire sur la surface photovoltaïque, de manière à en augmenter la production électrique. La substitution d une partie de la surface photovoltaï que par une surface réflectrice low cost permet ainsi une réduction du coût de l ombrière à production électrique égale. En effet, elle impacte à la fois le coût de la part «photovoltaïque», mais également celui de la part structurelle, puisqu elle permet une réduction du poids du système. panneaux photovoltaïques elioth coût normal kwh réseau 2010 2010 9.40 m /2 /2 /2 Rentabilité dans les années à venir coût du photovoltaïque kwh photovoltaïque + surface réfléchissante 2050 2050 Si la rentabilité économique des systèmes photovoltaï ques reste aujourd hui dépendante de l application d un tarif de rachat incitatif du kwh, le design innovant de l ombrière photovoltaïque d Elioth, associé à la baisse des coûts de production des panneaux photovoltaïques et la hausse de prix de l électricité du réseau devrait permettre de favoriser la convergence vers la parité du réseau dans la dizaine d années à venir. > Ci-contre : évolution des coûts du kwh électrique
Cellter >> une forme optimisée Une optimisation de forme basée sur le développement d outils évolués de conception assistée par ordinateur Optimisation de la concentration solaire Le principe de concentration solaire existe déjà dans de nombreuses applications, telles que : le solaire à concentration thermodynamique (CSP) les panneaux photovoltaïques à concentration (CPV) Dans les deux cas, il faut que le rayonnement concentré tombe bien sur la cellule ou le tube chauffé, c est pourquoi est mis en œuvre un dispositif de «tracking» ou héliostat, qui déplace le système concentrateur en fonction de la course solaire, de manière à le maintenir en permanence perpendiculaire aux rayons du soleil. Favorable au rendement, ce type de dispositif a l inconvénient d accroître la complexité du système et donc son coût ainsi que les opérations de maintenance. 0 0 90-90 - N- N Courbe de rendement de l ombrière photovoltaïque en fonction de l inclinaison du rayonnement solaire. Pour limiter la complexité et le coût du système, l ombrière d Elioth est conçue sans héliostat, c est-à-dire qu elle ne suit pas la course du soleil. Afin de maximiser le taux de concentration solaire sur la surface photovoltaïque, Elioth a developpé des outils évolués de conception assistée par ordinateur pour optimiser la géométrie du concentrateur, basés sur l utilisation d algorithmes génétiques. L épure de la surface miroir autorise un rendement maximum de la concentration optique vers les panneaux photovoltaïques. L inclinaison de la surface photovoltaïque ainsi que la courbure de la surface réflectrice ont ainsi été conçues de manière à maximiser le rayonnement solaire incident sur la surface photovoltaïque en période estivale, là où l intensité lumineuse est la plus importante. Les outils et la méthodologie développés par Elioth_lab permettent aussi d adapter cette épure en fonction des caractéristiques particulières de site. Adaptabilité du système à différentes orientations de parking Afin de pouvoir s adapter à différentes configurations de surfaces de parking, l ombrière photovoltaïque peut être implantée de deux manières différentes, de façon à rester orientée vers le sud. N N N N 9.40 m S S S S 5.30 m
Cellter >> une structure simple et efficace Un dispositif conçu pour limiter les consommations de matière, de temps et d énergie Un système optimisé Structure primaire : la structure en portique de portée de 10 m constitue une configuration optimale : elle permet de s adapter à différents types de tracé de parking et correspond en même temps à un optimum structurel et donc économique. Montage : Le montage simplifié de l ombrière à partir d éléments pré-assemblés en usine permet de réduire la durée du chantier et donc la durée d immobilisation de la surface de parking. Système intégré : l ensemble des équipements auxiliaires (système de récupération des eaux pluviales, installation et câblages électriques), sont intégrés au niveau du tube de torsion central de l ombrière. L intégration de l installation électrique permet de limiter les risques de malfaçons au montage et les incidents techniques. L ombrière intègre également des luminaires pour éclairer le parking la nuit. L installation des onduleurs et le raccordement au réseau sont étudiés en fonction des caractéristiques propres au site. panneaux photovoltaïques surface réfléchissante éclairage panneaux d affichage 9.40 m surface réfléchissante surface basse émissivité structure acier fondations Simplicité de l entretien et de l exploitation La limitation des coûts d entretien et d exploitation de l ombrière est permise par : - un choix de systèmes constructifs simples et robustes, qui garantissent une longue durée de vie à l ouvrage et ce, malgré les sollicitations et les risques de dégradations qui découlent de l implantation sur un parking ; - un remplacement facile des différents éléments constitutifs et un accès simple à la sous-face, à la toiture et aux organes techniques ; - la mise en œuvre d un réseau électrique étanche, invisible et inaccessible pour les usagers ; - une bonne résistance au vandalisme, aux graffitis et aux vols (cellules PV, câblage et réseau électrique) ; - et surtout une inclinaison favorable des panneaux photovoltaïques qui favorisent le ruissellement des eaux et garantissent une pérennité du rendement. 10 m 5.30 m
Cellter >> des usages et des lieux Un objet polyvalent qui permet de s adapter à différents contextes ou usages Parkings Les ombrières photovoltaïques pourront être installées de manière classique sur les grandes surfaces de parking aérien, tels que les parkings de grandes surfaces, parcs d exposition, d aéroports et de gares, de stades ou de constructeurs automobiles, etc. Mobilier urbain Cellter est aussi tout à fait adapté pour s intégrer en ville. La surface d affichage à l arrière des panneaux peut participer à l information urbaine. Bancs et panneaux latéraux peuvent être adjoints pour transformer Cellter en abribus, kiosque, parking à vélos, etc. Au sol, en toiture? Si l on réduit la hauteur de leurs pieds, Cellter offre aussi une solution économique efficace : en centrale au sol ou installée en toiture de bâtiment. 9.40 m 5.30 m Communication, affichage La configuration de l ombrière permet également d offrir une importante surface de support de communication via notamment la surface d affichage arrière. 10.70 m
En savoir plus Quelques mots sur Egis Vous voulez développer Cellter? Elioth développe cette innovation et a déposé le design de cet ouvrage. Contactez-nous pour rendre concret à vos côtés ce système photovoltaïque. Elioth et le groupe Egis disposent de l ensemble des compétences pour assurer à vos côtés une mission complète de maîtrise d œuvre. Vous pouvez aussi compter sur notre réactivité et notre enthousiasme pour faire évoluer Cellter à vos besoins. Vous avez un autre projet photovoltaïque? Le groupe Egis intervient sur l ensemble des étapes de conception et de suivi de projets photovoltaïques : Analyse de site : étude du relief, des masques solaires, de l état des sols, et des sources de salissures potentielles et analyse des données météorologiques locales. Étude de faisabilité technico-économique : - Étude de potentiel énergétique, - Étude d implantation optimale des modules photovoltaïques (orientation, stabilité, orientation aux vents, ventilation des panneaux, ), - Études comparatives des technologies et rendements (monocristallin, CdTe, Tracking, CSP, autres ), - Calcul de la rentabilité économique du projet Maîtrise d œuvre complète Suivi et contrôle de l exploitation Déconstruction et recyclage. Vous souhaitez plus d informations sur notre offre photo voltaïque? Contactez-nous à _lab@elioth.fr Egis filiale à 75 % de la Caisse des Dépôts et à 25 % de Iosis Partenaires est un groupe de conseil et d ingénierie dans les domaines de la construction pour les transports, la ville, le bâtiment, l industrie, l eau, l environnement et l énergie. Dans les domaines routier et aéroportuaire, le groupe intervient également dans les métiers du montage de projets, du clé en main d équipements et de l exploitation. Le nouveau groupe est issu de la fusion, le 1 er janvier 2011, d Egis, leader de l ingénierie des infrastructures, et de Iosis, leader français de l ingénierie du bâtiment et du génie civil nucléaire. Avec 11 000 collaborateurs, le nouveau groupe est présent dans plus de 100 pays et dispose d une cinquantaine d implantations en France. Qui est Elioth? Elioth est une entité dédiée du groupe Egis, intervenant sur les sujets complexes d ingénierie de la construction. Elioth se compose d une équipe d une quarantaine de personnes issues de formations diverses : ingénieurs, architectes, graphistes, chimistes ou designers. Elioth travaille en tant que maître d œuvre, consultant ou expert. Ses activités s articulent selon les quatre unités suivantes : elioth_sce structures complexes & enveloppes Conception des structures Optimisation géométrique Ingénierie des façades Cellules des matériaux avancés _sce@elioth.fr elioth_ee énergie & environnement Conception environnementale Expertise énergétique Consultant simulations Cellule des énergies nouvelles _ee@elioth.fr elioth_lab recherche & design Architecture & design Laboratoire de recherche Atelier et prototypage Cellule de prospective _lab@elioth.fr elioth_polis modélisations urbaines modélisation morphologique optimisation méso-climatique stratégie énergétique territoriale Cellule de l innovation urbaine _polis@elioth.fr Comment nous contacter? TSA 80006 4, rue Dolorès Ibarruri, 93188 Montreuil Cedex Tel : +33 (0)1 78 42 73 90 / +33 (0)1 78 42 24 10 Mail : contact@elioth.fr Sites : egis.fr elioth.com 0 5 km 0 250 m 0 10 m
1 2 3 Recherches sur les infrastructures positives A la fois creuset scientifique et atelier de design, Elioth_lab conçoit les futures infrastructures à énergie positive : 1 Wind-it, la rencontre du pylône et de l éolienne : ce projet breveté et lauréat du prix Next Gen 2009 propose une solution simple et efficace d intégration d éoliennes dans les réseaux de transport électrique. En cours de développement industriel. 2 Passerelle positive (consultation) : Elioth_lab propose un franchissement tirant parti des vents dominants perpendiculaires au parcours : les éoliennes augmentent le confort en ralentissant le flux, l énergie générée assure l éclairage de tout le quartier. 3 Pile thermique urbaine : transformer ce réservoir d eau potable en un «cumulus» urbain stockant l énergie thermique d origine solaire et la distribuant l hiver pour les besoins en chauffage du quartier. Ce principe, d une grande simplicité est pourtant le premier du genre.
4 5 4 Montagne solaire : un autre brevet déposé par le Elioth_lab sur une solution simple et efficace pour produire de l électricité dans les sites isolés. 5 Le démon de Maxwell : à l instar du paradoxe thermodynamique révélé par Maxwell à la fin du 19ème siècle (l expérience de pensée du Démon de Maxwell), Elioth_lab propose une nouvelle architecture servante qui «démêle» le chaud du froid du réseau d eau tout en permettant le stockage de ses ressources. * Vous avez une idée? En général, Elioth aime assez les défis, même s ils sont de dimension modeste. N hésitez pas à faire appel à nous pour vous aider à développer votre projet.
1 2 3 études d implantation de centrales photovoltaïques Elioth et le groupe Egis disposent de références en matière d étude d implantation de centrales photovoltaïques. 1 Tour Generali : Elioth_ee - Architectes : Valode & Pistres - Maître d ouvrage : Generali - Puissance photovoltaïque installée : 200 kwc - Stade du projet : études. 2 Aéroport de Jeddah : Elioth_ee, _sce - Architectes : ADPi architectes - Maître d ouvrage : ADPi (KAIA) - Puissance photovoltaïque installée : 5 400 kwc - Stade du projet : études 3 Stade du Havre : Elioth_ee - Architectes : SCAU - Maître d ouvrage : CODAH - Puissance photovoltaïque installée : 200 kwc - Stade du projet : travaux
4 5 6 4 Lycée Gallieni : Elioth_ee - Architectes : C. Vasconi - Maître d ouvrage : Conseil Régional de Midi Pyrénées - Puissance photovoltaïque installée : 138 kwc - Stade du projet : réalisé 5 Casino hypermarchés : IOSIS Energie et Systèmes - Maître d ouvrage : Groupe Casino - Puissance photovoltaïque installée : 4 200 kwc - Stade du projet : réalisé 6 Casino la Valentine : IOSIS Energie et Systèmes - Maître d ouvrage : Groupe Casino - Puissance photovoltaïque installée : 2 300 kwc - Stade du projet : travaux
Cellter en résumé Production d électricité renouvelable Le système de concentration solaire permet d améliorer le rendement de production d électri cité photovoltaïque de l ombrière. Cette électricité pourra être injectée au réseau mais également être utilisée en direct, ou stockée pour la recharge de véhicules électriques. Auto-nettoyage des panneaux L inclinaison des panneaux photovoltaïques, à 45 environ, offre à la fois une bonne exposition solaire et garantit un auto-nettoyage des panneaux photovoltaïques grâce à l écoulement naturel de l eau de pluie. Cela permet d éviter une dégradation du rendement de production électrique dû à l encrassement de la surface photovoltaïque. Tirage thermique naturel Par ailleurs, cette inclinaison permet de favoriser le tirage thermique naturel et donc de garantir une bonne ventilation des panneaux photovoltaïques en sous face afin d en limiter la surchauffe, ce qui entrainerait une baisse de rendement. Récupération des eaux pluviales La récupération des eaux pluviales au niveau de la toiture de l ombrière permet de diminuer le volume d eau de ruissellement du parking, chargée en hydrocarbures et nécessitant un traitement spécifique de dépollution. Protection solaire La protection des véhicules, contre les intempéries mais également contre le rayon nement solaire contribue de manière non négligeable à limiter les besoins de climatisation en été et les consommations énergétiques qui en découlent (et donc aussi les émissions de CO 2) L ombrière s adapte à vos envies Afin de satisfaire à vos besoins, la conception de Cellter pourra intégrer : Un plug-in de recharge des véhicules électriques Une cuve de récupération des eaux pluviales pour le nettoyage des véhicules Une structure en bois pour limiter l impact environnemental des matériaux Le potentiel solaire mondial Glossaire Watt crête : le Watt crête est l unité qui caractérise la puissance d un panneau photovoltaïque. La puissance crête représente la puissance électrique délivrée au point de puissance maximum par un module ou une installation photovoltaïque dans des conditions standard de test (STC), c est-à-dire, pour une installation perpendiculaire aux rayons du soleil, sous un ensoleillement nominal de 1 000 W/m², avec un spectre solaire normalisé AM = 1,5 et des cellules à 25 C. tsa 80006-4, rue Dolorès Ibarruri 93188 montreuil Cedex t : +33 (0)1 78 42 90 / +33 (0)1 78 42 24 10 egis.fr - elioth.com