EPREUVE N° 4 : L’ENERGIE SOLAIRE A LA REUNION QU’EST-CE QUE L’ENERGIE SOLAIRE ? Recherche documentaire et résumé par Maxime et Laëtitia
Le soleil est une grande source d’énergie. C’EST UNE ENERGIE RENOUVELABLE NON POLLUANTE . Elle ne dégage pas de fumée, pas de bruit , pas de nuisance. Elle ne crée pas de déchets toxiques et contribue à éviter le rejet de gaz polluants comme le CO2. La Terre reçoit 20 000 fois plus d’énergie solaire que nous n’en consommons. Cette énergie peut être captée de différente façon : des cellules photo-électriques par exemple qui convertissent la lumière solaire en électricité. La réaction photovoltaïque a été observée pour la première fois par Antoine-César BECQUEREL en 1839 mais c’est en 1883 que Charles FRITTS mit au point les premières photopiles au sélénium. Puis le silicium a succédé au sélénium..
FONCTIONNEMENT
La première couche de la cellule est constituée de silicium et de nombreux électrons. La deuxième couche est constituée de silicium dopé D appauvri en électrons. La lumière apporte de l’énergie aux électrons qui passent alors de la couche NN à la couche P. Ce déplacement d’ électrons produits par des centaines ou des milliers de cellules finit par fournir un courant électrique assez puissant pour les besoins de la maison.
La puissance est exprimée en Watt-crête (Wc) unité qui définit la puissance électrique disponible dans des conditions d’ensoleillement optimal normalisées. L’énergie photovoltaïque est utilisée dans de nombreuses installations comme les stations de pompage d’eau, l’éclairage publique, les balisages routiers, maritimes et aéronautiques, les radiocommunications, les clôtures de parc, les camping, la propulsion de bateaux ou d’automobiles, d’avions expérimentaux, l’architecture bioclimatique, les satellites, le chauffage des serres , l’électrification rurale et les habitations individuelles que l’on appelle aussi les MAISONS SOLAIRES
SCHEMA ET EXPLICATIONS (par Maëva) (Document d’origine extrait de « Le Comment du Pourquoi » /Ed. FIRST)
LA MAISON SOLAIRE
Une telle maison est conçue pour utiliser le moins d’énergie possible. Elle produit sa propre électricité mais elle reste connectée aux centrales classiques en cas de besoin, par exemple quand il n’y a pas de soleil. Si elle en produit plus qu’elle n’en consomme, celle-ci est revendue au producteur national. La maison solaire doit être construite avec des matériaux isolants (sur le toit et les murs extérieurs en particulier ) pour limiter au maximum les pertes d’énergie. Elle sera orientée de façon à recevoir le maximum de soleil pendant la journée. Les fenêtres face au soleil seront grandes pour laisser entrer les rayons et chauffer les pièces. Lorsque le Soleil se couche, des volets seront rabattus pour conserver la chaleur. Sur le toit les panneaux solaires composés de nombreuses cellules photo-électriques produisent de l’électricité qui sert à alimenter les équipements électriques de la maison (chauffage, matériel électroménager, etc..)
SCHEMA (crédit : Le Comment du Pourquoi /Ed. FIRST)
LES CHAUFFE-EAU SOLAIRES
Sur le toit on peut aussi installer un chauffe-eau solaire qui produira de l’eau chaude grâce à l’énergie solaire. FONCTIONNEMENT (recherche par Didier et Maëva) Comment marche le chauffe-eau solaire ? Il fonctionne grâce aux capteurs solaires qui attirent la chaleur. Comment l’eau est-elle chauffée ? L’eau se réchauffe en circulant dans les tuyaux. Où l’eau est-elle stockée ? L’eau est stockée dans le réservoir. Pourquoi utilise-t-on un chauffe-eau solaire ? On l’utilise pour économiser de l’énergie et de l’argent. Où l’installe –t-on ? On l’installe généralement sur le toit où dans le jardin dans un endroit très ensoleillé.
En résumé : l’eau chauffée par les convecteurs disposés sur le toit, est stockée dans des réservoirs en attendant d’être utilisée. Ces réservoirs sont également isolés pour éviter les pertes de chaleur. Un mètre carré de capteur thermique plan suffit pour le chauffage de 50 à 80 litres d’eau par jour, ce qui correspond au besoin moyen d’une personne . Dans les régions tropicales, le chauffe-eau solaire peut assurer la quasi-totalité des besoins en eau chaude. Cet équipement est aussi intéressant pour les collectivités qui doivent équiper les gymnases, les hôpitaux, les maisons de retraite ou les piscines par exemple.
SCHEMA (par Didier)
Les systèmes qui combinent le chauffage de l’habitat et de l’eau sanitaire s’appellent des systèmes solaires combinés (dits SSC). Voici quelques maquettes (en construction) de maisons équipées de chauffe – eau solaire. Atelier maquette : Arnaud – Emilie – Shameer – Amélie – Bryan S. - Aymerick Les délais ne nous ont pas permis de les achever.
L’ENERGIE SOLAIRE A LA REUNION Recherche documentaire et résumés par Julien et Nicolas Documents ARER (Agence Régionale de l’Energie Réunion) La Réunion est une île au climat tropical qui bénéficie d’un ensoleillement important.
Pour un captage optimal de rayonnement solaire, les capteurs doivent être orientés vers le nord. L’inclinaison du capteur doit correspondre à la latitude du site(21° pour la Réunion).
LE SOLAIRE ELECTRIQUE A LA REUNION On estime à 425 kWc la puissance installée sur la Réunion. La production d’énergie solaire est particulièrement utile quand le réseau n’est pas disponible à proximité. C’est ce qu’on appelle la « production en site isolé ». Le photovoltaïque est ainsi largement utilisé à la Réunion dans les sites isolés tels que le cirque de Mafate. Pour ce type d’installation, il est nécessaire de faire un stockage en batterie de l’énergie produite. De même il est nécessaire de s’équiper d’électroménager à faible consommation, fonctionnant sur 24 V. Les batteries stockent l’énergie produite le jour et permettent une autonomie de fonctionnement pendant la nuit et lorsque la production solaire est insuffisante. Il peut être utile de connecter la production photovoltaïque au réseau pour sécuriser l’alimentation électrique d’un bâtiment en cas de coupures fréquentes de courant.
Dernières nouvelles !!! Document extrait du quotidien « Journal de l’Ile » du 12 /06/04
LE SOLAIRE THERMIQUE A LA REUNION Le système le plus utilisé à la Réunion est le chauffe-eau solaire qui capte l’énergie lumineuse pour produire de l’eau chaude sanitaire.
Il existe plus de 77 000 m2 de capteurs thermiques , environ 40 000 chauffe-eau solaires, soit 25 % du marché du chauffe-eau à la Réunion.
Les capteurs sont posés à l’extérieur et permettent de capter la chaleur du rayonnement solaire afin de chauffer l’eau.
Le chauffe-eau individuel est un système simple et rentable de produire de l’eau chaude sanitaire pour une habitation individuelle. Il existe plusieurs types de capteurs et plusieurs types d’installations.
Le chauffage solaire de piscine est une application simple du chauffe-eau solaire. La climatisation est également possible grâce à l’énergie solaire. La climatisation solaire repose sur le principe de la pompe à chaleur : l’eau chaude produite permet d’extraire grâce à une machine frigorifique à absorption la chaleur du local à climatiser.
LE SOLAIRE ELECTRIQUE A LA REUNION
On estime à 425 kWc la puissance installée sur la Réunion.
La production d’énergie solaire est particulièrement utile quand le réseau n’est pas disponible à proximité. C’est ce qu’on appelle la « production en site isolé ».
Le photovoltaïque est ainsi largement utilisé à la Réunion dans les sites isolés tels que le cirque de Mafate.
Pour ce type d’installation, il est nécessaire de faire un stockage en batterie de l’énergie produite. De même il est nécessaire de s’équiper d’électroménager à faible consommation, fonctionnant sur 24 V.
Les batteries stockent l’énergie produite le jour et permettent une autonomie de fonctionnement pendant la nuit et lorsque la production solaire est insuffisante.
Il peut être utile de connecter la production photovoltaïque au réseau pour sécuriser l’alimentation électrique d’un bâtiment en cas de coupures fréquentes de courant.
ENQUETE CHEZ LES PARTICULIERS QUI ONT CHOISI L’ENERGIE SOLAIRE Questionnaire mis au point par Maëva et Camille, Léa et Murielle, Brice et Didier. Enquête n°1 réalisée par Amélie chez Tonton Fabrice adepte du chauffe-eau solaire (SainteSuzanne) 1/ Pourquoi installer des panneaux solaires , On installe des panneaux solaires pour faire une économie de gaz. 2/ Où sont-ils installés et pourquoi ? On les a installes sur le toit et dans le jardin pour qu’ils soient bien exposés au soleil. 3/ Combien de panneaux et pourquoi ? Plus la cuve est grosse, plus il y a de panneaux solaires 4/ Quel est le prix de l’installation ? Le prix de l’installation est de 1800 Euros. 5/ L’électricité obtenue suffit-elle à toutes les installations de la maison ? Non, sauf s’il y a une installation électrique en réseau prévue. 6/ Quel est l’intérêt pour vous d’avoir l’énergie solaire ? L’intérêt est écologique et pécuniaire. 7/ Quels sont les inconvénients de cette installation ? L’inconvénient c’est que s’il n’y a pas de soleil, on a des problèmes avec le chauffage. 8/ Y a-t-il un entretien à faire ? Non, il n’y a pas d’entretien à faire. 9/ Y a-t-il des installations spéciales à faire dans la maison quand on utilise le chauffage solaire ? Non, il n’y a pas d’installation spéciale à faire dans la maison ; 10/ Que se passe- t-il lorsqu’il n’y a pas de soleil (période cyclonique par exemple ou lorsqu’il pleut ? Lorsqu’il n’y a pas de soleil, , il n’y a pas d’eau chaude. 11/ Avez-vous un chauffage solaire ou un chauffe-eau solaire ou les deux ? J’ai un chauffe-eau solaire. 12/ Faut-il beaucoup dépenser en plus ? Non, il ne faut pas dépenser beaucoup en plus . 13/ Est-il nécessaire de s’abonner à E.D.F. ? Non, il n’est pas nécessaire de s’abonner à E.D.F. 14/ Utilisez-vous l’énergie solaire pour d’autres fonctions que le chauffage d’eau sanitaire ? Le chauffage de la piscine fonctionne avec l’électricité solaire.
Enquête n°2 réalisée par Camille chez ses parents adeptes du chauffe-eau solaire (Saint-Denis) 1/ Pourquoi installer des panneaux solaires , Installer des panneaux solaires, c’est une manière d’utiliser le rayonnement solaire pour produire de l’électricité. La chaleur du soleil captée permet d’assurer les besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage. 2/ Où sont-ils installés et pourquoi ? Les capteurs sont implantés de différentes manières : posés sur un support à même le sol ou sur une toiture terrasse. Ce système présente l’avantage d’une bonne intégration architecturale. Ils doivent être orientés.. 4/ Quel est le prix de l’installation ? Les propriétaires qui s’équipent d’une installation solaire peuvent bénéficier de subventions par les régions ou L’ADEME (Agence Départementale Economie et Maîtrise de l’Energie). Un investissement solaire se rentabilise entre 5 et 15 ans selon le coût de l’énergie d’appoint. 5/ L’électricité obtenue suffit-elle à toutes les installations de la maison ? La surface des capteurs est calculée de manière à couvrir 40 à 60% des besoins annuels en chauffage ou en eau chaude. 6/ Quel est l’intérêt pour vous d’avoir l’énergie solaire ? C’est le respect de l’environnement (réduction des émissions de CO2) C’est la préservation des ressources naturelles (économie d’énergie) C’est le confort des utilisateurs C’est la performance économique 7/ Quels sont les inconvénients de cette installation ? Ca dénature le paysage. 8/ Y a-t-il un entretien à faire ? Les capteurs solaires ne demandent aucune maintenance. Ils sont auto-nettoyants. 9/ Y a-t-il des installations spéciales à faire dans la maison quand on utilise le chauffage solaire ? 10/ Que se passe- t-il lorsqu’il n’y a pas de soleil (période cyclonique par exemple ou lorsqu’il pleut ? Dans ce cas là un chauffage d’appoint est nécessaire pour assurer le complément.(un chauffe-eau à gaz ou électrique pour les sanitaires ou une cheminée pour le chauffage général) . 11/ Avez-vous un chauffage solaire ou un chauffe-eau solaire ou les deux ? Nous avons un chauffe-eau solaire. 12/ Faut-il beaucoup dépenser en plus ? Non, cela ne nécessite aucune dépense en plus. 13/ Est-il nécessaire de s’abonner à E.D.F. ? Oui , il est nécessaire de s’abonner à E.D.F. lorsque l’on n’a pas de panneaux photovoltaïques.
Enquête n°3 réalisée par Eléonore auprès de Jean-Pierre HOARAU 1/ Pourquoi installer des panneaux solaires , Parce que c’est plus économique 2/ Où sont-ils installés et pourquoi ? Ils sont installés sur le toit. 3/ Combien de panneaux et pourquoi ? Il y a deux panneaux. C’est fonction du nombre de personnes. 4/ Quel est le prix de l’installation ? Cela a coûté 14 000 F. 5/ L’électricité obtenue suffit-elle à toutes les installations de la maison ? Cela n’intervient pas dans les installations électriques de la maison. 6/ Quel est l’intérêt pour vous d’avoir l’énergie solaire ? C’est plus rentable. 7/ Quels sont les inconvénients de cette installation ? Il n’y en a pas. 8/ Y a-t-il un entretien à faire ? Pas beaucoup. 9/ Y a-t-il des installations spéciales à faire dans la maison quand on utilise le chauffage solaire ? Non, aucune installation spéciale. 10/ Que se passe- t-il lorsqu’il n’y a pas de soleil (période cyclonique par exemple ou lorsqu’il pleut ? Dans ce cas on n’a pas d’eau chaude. 11/ Avez-vous un chauffage solaire ou un chauffe-eau solaire ou les deux ? Nous avons un chauffe-eau solaire. 12/ Faut-il beaucoup dépenser en plus ? Non, pas beaucoup. 13/ Est-il nécessaire de s’abonner à E.D.F. ? Non. 14/ Pensez-vous utiliser-vous l’énergie solaire pour d’autres fonctions que le chauffage d’eau sanitaire ? Oui, pour la voiture.
ESSAI DE CUISINE SOLAIRE : Réalisation d’un « FOUR SOLAIRE » Atelier : Eléonore – Bryan N. – Bryan P. - / Documentation : http://dispourquoipapa.free.fr Il a été proposé de fabriquer un « four solaire » et d’essayer d’y faire cuire un œuf ! POUR FABRIQUER UN FOUR SOLAIRE NOUS AVONS UTILISE : - Un carton - Des chutes de polystyrène - Du papier d’aluminium - Un moule à cake en aluminium - Des morceaux de vitres (morceaux de nacos) - un œuf - du soleil ! NOUS AVONS : 1/ Découpé le polystyrène aux dimensions intérieures du carton pour l’isoler entièrement 2/ Découpé des plaques de carton recouvertes de papier aluminium pour faire des « réflecteurs »
3/ Placé le moule au milieu du carton 4/ Entouré le moule avec les « réflecteurs » et enveloppé l’ensemble avec du papier aluminium
5/ Déposé un œuf cru cassé dans le moule 6/ Recouvert le tout des vitres disposées de façon à réfléchir au maximum la lumière du soleil vers le moule et l’œuf 7/ Placé l’ensemble du dispositif au soleil (en le penchant du bon côté) !
Le dispositif est placé au soleil .Mais comme la Terre tourne il faut changer l’orientation du dispositif au cours de la journée afin que l’œuf soit toujours bien au soleil. ( Dans l’idéal, toutes les 10 minutes !!!)
LE RESULTAT : Il ne faut vraiment pas être trop pressé ! Au bout d’une journée très moyennement ensoleillée le résultat est assez décevant :
JUSTE UN TRES LEGER VOILE BLANCHATRE SUR LE BLANC DE L’ŒUF
ET SUR LES PAROIS DU MOULE UNE TRACE BIEN COAGULEE DU NIVEAU DU BLANC D’ŒUF . IL FAUDRA
LE PRINCIPE : Les infrarouges des rayons du soleil sont concentrés vers l’aliment, aidés par la propriété de réflexion du papier aluminium. De cette façon, la chaleur augmente dans le « four » et chauffe l’aliment…mais ça peut prendre pas mal de temps…