L’utilisation de l’énergie solaire à grande échelle n’est pas juste une question de nombre de capteurs, cela implique des connaissances spécifiques ainsi que des choix techniques que seul des ingénieurs  spécialement formés peuvent faire

L’installation solaire thermique que vous voyez ci-contre est la plus importante en Suisse sur un immeuble d’habitation, elle mets en oeuvre 115 capteurs thermiques vitrés  à haute performance de captage thermique, soit une surface de 300 m2 de captage solaire.

Elle est constituée d’un total de 8 champs de resp. 14 et 15 capteurs orienté Sud -Ouest sur un angle d’inclinaison de 30 degré.

Le fonctionnement de cette installation remarquable est basée sur la technologie du drainage gravitaire à circuit fermé, ce qui permets en tout temps de gèrer la production de chaleur en fonction de la demande.

Cette approche évite totalement les risques de surchauffe en été et les risques  de surpression lié à la mise en stagnation de l’installation tel que ce serait le cas avec une installation conventionnelle sous pression

L’installation ci contre permet de gérer l’utilisation de l’énergie solaire en fonction des  besoins et de la stocker dans des réservoires parfaitement isolés.

La production de chaleur de chaque capteur peut atteindre 2kW, ce qui, sur l’ensemble de l’installation permet de produire jusqu’à 230 kW par heure.

Cette énergie thermique est stockée dans 3 ballons de 3000 litres chacun.

Une installation classique à système sous pression rend obligatoire une configuration plus petite ne dépassant pas les 40 % de fraction solaire capté sans de sérieux risque de surchauffe en été.

Par contre notre nouvelle technologie en système gravitaire, n’imposant pas de limites techniques, il est ainsi possible de conçevoir des installations en fonction de ce que nos clients désirent économiser dans 5,10 ou 20 ans ! Nous nous chargeons alors de définir quelle configuration va être optimale en terme de retours sur investissement.  

Chaque champ de capteurs est constitué de respectivement 14 ou 15 capteurs inter-connectés entre eux. Ces capteurs sont spécialement conçus pour un fonctionnement en drainage.

Ceux ci sont disposée en ligne sur un châssis avec un angle de 30 degré, assurant ainsi un rendement maximum entre saison et en été, période où le captage d’énergie solaire est la plus intéressante économiquement. Chaque champ est ensuite connecté à une alimentation en eau glycolée.

Installation de capteur Optisun total 115 capteurs sur une suite de 7 HLM rénovés  en minergie, en fonction depuis 10 ans,  incluant le contrôle à distance via Internet

Les transformations effectuées sur cette suite de 7 HLM  avec l’ajout de cette installation solaire thermique  a permis que ce  bâtiment reçoive le  label Minergie.

Pour atteindre ce label, l’ensemble de l’isolation des conduites a dû être spécifiquement réalisée avec des isolants de haute qualité et une protection contre les intempéries  utilisant des coques en aluminium.

 L’énergie thermique  ainsi fournie par le sole sera  récupérée avec un maximum d’efficacité tout au long de l’année.

Vous distinguez ci-contre les conduites d’alimentations et de retours des champs de capteurs.

Ci contre le module OptiAqua  chargé de transmettre la chaleur solaire stockée à l’eau du réseau d’eau chaude, avant qu’elle atteigne les deux ballons  ECS  déjà présents, qui se chargent de faire le complément  en chaleur  si le solaire ne suffit pas. Une importante économie de mazout est ainsi réalisable, tout en assurant une sécurité de fonctionnement  sans égale.

Ci-contre le module OptiSun XL chargé de faire circuler l’eau glycolée vers les capteurs et récupérer cette chaleur solaire, puis la stocker dans les 3 ballons de 3000 litres. Ces ballons sont chargés séquentiellement en chaleur, ce qui permet d’optimiser la transmission de chaleur à l’eau chaude sanitaire.

L’installation est gérée par une série de régulations ayant chacune leur fonction spécifique.

L’ensemble des données de température, débit et pression gère le fonctionnement de cette installation, ces données sont stockées en continu dans un enregistreur de données (DataLogger), permettant ainsi une surveillance à distance et en temps réel de l’installation.

Installation solaire thermique DrainBack Record

Les données enregistrées permettent  aussi de faire un suivi de la production thermique et d’en déduire jour après jour la quantité de mazout économisé.

Ci-dessous,  le résultat  cumulé de production  pour le mois d’Avril 2020, avec 11,915 MWh produit et consommé sur site. En comparaison avec le mois d’avril 2019 on a constaté une augmentation de 87% correspondant à l’augmentation de la consommation d’eau chaude durant le confinement dû au COVID 19.

En chaufferie sont installés  les réservoirs de stockage (3 x 3000 litres) ainsi que les modules techniques  intégrants l’unité de pompage solaire, les échangeurs à plaques et le module de transfert de chaleur vers l’eau sanitaire.

Vous distinguez ci-dessus  les ballons de stockages et les conduites d’alimentation et de retours pour le chargement en chaleur du stockage en eau morte.

Affichage en temps réel des performances de l’installation au niveau solaire ( circuit primaire)

Affichage de la quantité d’énergie solaire  transférée à la production d’eau chaude sanitaire  pour les 282 appartements.

La plus grande centrale solaire thermique industrielle d’Europe a été construite à côté de la malterie d’Issoudun, dans l’Indre.

Faisant partie du groupe Boortmalt, le site a mis en fonction  une centrale solaire thermique en fin 2019, lui permettant de réduire son empreinte écologique et de générer d’importantes économies.

Pour cela dès 2016, Sunoptimo a réuni  tous les acteurs et étudie l’intégration d’une centrale sur le site des malteries franco-suisses situées à Issoudun. Une étude de faisabilité aboutit sur la possibilité d’implanter un champ de 15.000 m² de capteurs solaires thermiques, avec chaufferies solaires en container (Opticube).

L’installation de 15.000 m² produit annuellement  8,7 GWh  de chaleur.

Ce qui représente plus de 200 tonnes de CO2 évité par an.

Malterie d’Issoudun, Indre,  France

Le besoin de la malterie se situe au niveau de ce qu’on appelle le touraillage, un procédé de séchage qui intervient lors de la production du malt. Cette étape essentielle lors du maltage consomme beaucoup de chaleur puisqu’il s’agit de chauffer de l’air de manière progressive (de 50 à 85°C).

Le but de la centrale est d’assurer le pré-chauffage de l’air nécessaire au déroulement du process, avec un minimum d’impact sur l’environnement,  tout en diminuant les coût de production d’énergie.

Pari réussi car depuis sa mise en fonction, c’est près de 53 Gwh ( 6’300 m3 équivalent fioul )  d’énergie solaire qui a été produite gratuitement.

ET EN SUISSE ?

Étude réseau de chaleur  Vizel, Vaud / Suisse

Dimensions des champs de capteurs thermiques

Composition par module: 6 x 20 capeurs Optisun 245V,  318 m2 brut, 293 m2 net

Inclinaison 30 °, orientation -42°

Performance de production par  module: 158’755 kWh/an  8’000 L / jour @ 70°C

Volume de stockage: 50’000 L

Rendement capteurs: 574  kW/m2/an

Nous avons fait une étude  sur les performances  qu’aurait  un groupe d’installation solaires thermique à drainage installé sur le site de forage géothermique avorté de Vinzel

Nous avons donc considéré sur ce site l’implémentation  de modules  de champ de 120 capteurs solaires thermiques  identique à ceux installés à l’usine Lys de Merville en France et qui sont en service depuis maintenant 7 ans. Sur ce terrain il est donc aisément possible d’y placer  24 modules de ce type, avec une interconnexion sur un réseau de chaleur, tel que le projet géothermie initial, à la différence que le projet se base sur le fait que nous pouvons facilement connaître à l’avance ce que le soleil va produire de chaleur, avec des configurations solaires thermiques qui ont prouvés leur efficacité depuis de nombreuses années déjà.

En croisant plusieurs modélisations d’installations avec les résultats effectif obtenu à Merville où seul 4 modules ont été installés, nous avons voulu évaluer aussi précisément que possible le rapport coût/production d’une telle installation et de la mettre en perspective avec les coût engendré par une prospection géothermique aléatoire.

Productivité annuelle en apport à un réseau de chaleur @70°C, pour 24 modules de 120 capteurs thermique : entre 3,8 et  4,2 GW

Coût actuel (2025) par module: 275’000 CHF

Total 24 modules: 6’600’000 CHF

Production assurée :

574 kWh/an/m² x 310 m² x 24 = 4,270 GWh/an

Débit: 192 m³ / jour @ 70°C

Coût de production par MWh sur 25 ans:

Production sur 25 ans : 106’750 Mwh

Coût inclu entretien installations de 10%:     7’260’000 CHF

Prix du  MWh (th) : 68 CHF

Pour le même investissement que le forage  il aurait été possible d’avoir 4 installations de production solaire thermique de ce type.

Combien cela coûte?

Combien a coûté le forage avorté ?

Coût annoncé: 30’000’000 CHF

Coût effectif: Non divulgué + 10%, + 40% ?

Production: actuellement non exploitable.

Etat du projet : « en phase de réflexion » car production de seulement de 9m³/ h à 33°C, insuffisant pour alimenter un CAD

Résultat: pas de MW thermique produit pour 30 millions d’investissement.

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