énergie solaire. Potentiel, évaluation des ressources, barrières. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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potentiel solaire

L'apport annuel d'énergie solaire varie de 900 à 1000 2 kWh/m1077 dans le nord de la région de la mer Baltique à, par exemple, 2 1600 kWh/m2 en Europe centrale (Bohême) et jusqu'à 20 XNUMX kWh/mXNUMX en Méditerranée et en mer Noire. régions sur une surface horizontale. Au sud, sur une surface en pente, l'apport annuel d'énergie solaire est supérieur de XNUMX %.

Évaluation des ressources

L'énergie solaire disponible varie tout au long de la journée en raison du mouvement relatif du Soleil et en fonction de la couverture nuageuse. A midi par temps clair, l'irradiance générée par le Soleil peut atteindre 1000 W/m2, alors que par temps nuageux dense elle peut chuter à 100 W/m2 voire moins, même à midi. La quantité d'énergie solaire varie avec l'angle de l'installation et l'orientation de sa surface, diminuant à mesure que vous vous éloignez de la direction sud.

Les cellules photovoltaïques fabriquées dans le commerce ont une puissance nominale spécifique, exprimée en watts de puissance de crête (Wp). Ceci est un indicateur de leur puissance maximale dans des conditions de test standard, lorsque le rayonnement solaire est proche de sa valeur maximale de 1000 W / m2 et que la température de surface de la cellule photoélectrique est de 25°C. En pratique, les photocellules doivent rarement fonctionner dans de telles conditions. La puissance approximative (P) d'un système photovoltaïque est estimée par la formule :

P (kWh/jour) = Pp (kW) * I (kWh/m2 par jour) * P où :

Pp est la puissance nominale en kW, équivalente au rendement multiplié par la surface en m2, I est l'exposition solaire en surface, en kWh/m2 par jour PR est le facteur de performance du système.

La valeur quotidienne moyenne de l'irradiance solaire (I) en Europe en kWh/m2 par jour (inclinaison vers le sud, angle d'inclinaison vers l'horizon 30 degrés) est donnée dans le tableau.

Facteurs de performance typiques :

• 0,8 pour les systèmes connectés au réseau ;
• 0,5 - 0,7 pour les systèmes hybrides ;
• 0,2 - 0,3 pour les systèmes autonomes utilisés toute l'année.

Dans les conditions européennes, l'énergie solaire entrante dépasse dans la plupart des cas la consommation d'énergie du bâtiment. Par exemple, un immeuble résidentiel multifamilial typique en République tchèque reçoit 1077 kWh/m2, tandis que chaque étage consomme environ 150 kWh/m2 pour le chauffage et 25 à 50 kWh/m2 supplémentaires pour l'éclairage et la cuisine, ce qui équivaut en général à 875 kWh/m1000. - 2 kWh/m2 pour un bâtiment de cinq étages (les étages sont mesurés en mXNUMX de surface horizontale). L'énergie solaire fournie au cours de l'année est généralement suffisante, mais la ressource utile est limitée par les fluctuations de l'énergie solaire et la capacité de stockage. Une évaluation correcte de la part de chaleur solaire utile peut être faite en tenant compte des différentes charges thermiques.

Les limites des systèmes intégrés sont généralement que le chauffage solaire ne peut couvrir que 60 à 80 % de la demande en eau chaude et 25 à 50 % du chauffage. Cela dépend de l'emplacement de la maison et du type de système. En Europe du Nord, les limites sont respectivement de 70 % et 30 % pour l'eau chaude et le chauffage des locaux.

L'analyse et l'expérience des systèmes de chauffage central solaire montrent qu'ils peuvent couvrir 5 % de la consommation sans stockage, 10 % avec un stockage de 12 heures et environ 80 % avec un stockage saisonnier. Ces données sont basées sur des systèmes de chauffage urbain dans le secteur résidentiel, où la perte de chaleur moyenne est de 20 %. Les systèmes de chauffage solaire sans stockage de chaleur sont de loin la solution la moins chère.

Le chauffage solaire peut fournir environ 30% des besoins des entreprises industrielles qui utilisent de la chaleur en dessous de 100°C, si leur consommation de chaleur est stable. Selon la période de l'année et la température, l'énergie solaire peut fournir 100 % des besoins en produits de séchage.

Le chauffage solaire des piscines permet de couvrir presque totalement la charge calorifique des piscines intérieures et 100% pour les piscines extérieures en été.

Ainsi, le calcul du potentiel de chauffage solaire consiste principalement à évaluer la demande de chaleur à basse température.

barrières

Pour la plupart, les installations de chauffage solaire sont bien développées, et si des difficultés sont rencontrées dans la voie de leur développement, elles sont davantage causées par le manque de certains matériaux ou technologies en un lieu donné, que par l'absence de technologies en tant que telles. Par conséquent, les principales barrières, en plus des barrières économiques, sont :

• manque d'informations sur les technologies existantes, leurs solutions optimales et leur intégration dans les systèmes de chauffage ;
• manque de personnel qualifié pour la production et l'installation.

Parfois, l'obstacle est le manque d'énergie solaire. En ce qui concerne les systèmes de chauffage solaires actifs, il est presque toujours possible de trouver un endroit pour installer un capteur d'où l'on peut prélever l'énergie du soleil. Dans le cas de l'énergie solaire passive, qui entre généralement par des fenêtres ordinaires, la proximité des maisons ou des arbres peut entraîner une réduction importante de l'énergie entrante.

Même après la réduction spectaculaire des prix, les cellules photovoltaïques coûtent actuellement 5 USD/Wc. L'électricité des cellules solaires coûte aujourd'hui 1 à 0,5 dollar / kWh, c'est-à-dire plus cher que celle des autres sources renouvelables. À l'avenir, à mesure qu'ils seront de plus en plus utilisés, le coût des cellules solaires devrait diminuer. Malgré son coût élevé, l'énergie photovoltaïque peut être moins chère que d'autres sources dans les régions éloignées coupées du réseau électrique, ou lorsque la production d'électricité par d'autres moyens (par exemple, les générateurs diesel) est difficile ou inacceptable pour des raisons environnementales (par exemple, dans les régions montagneuses). zones).

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