Génie énergétique
Énergie solaire
Calculs et optimisation
Jacques Bernard
ellipses
Avant propos7
Notations12
Chapitre I. L'énergie solaire hors atmosphère
1. Le système solaire
15
2. Le Soleil
19
3. L'énergie solaire
23
3.1. Origine23
3.2. La constante solaire24
3.3. Vie et mort du Soleil25
3.4. Spectre solaire27
Chapitre II. Le couple terre-soleil
1. L'atmosphère terrestre
33
1.1. Structure33
1.2. Composition de la troposphère37
2. Influence de l'atmosphère sur le rayonnement solaire
39
2.1. Masse atmosphérique39
2.2. Atténuation du rayonnement solaire40
2.3. La lumière solaire43
3. Les échanges d'énergie
45
3.1. Notion d'albédo45
3.2. Bilan énergétique annuel global du système Terre-atmosphère46
3.3. Échanges d'énergie entre la Terre et l'Atmosphère49
3.4. Le problème du réchauffement climatique52
Chapitre III. Réception de l'énergie solaire
1. Calcul de la position du soleil
55
1.1. Paramètres de position55
1.2. Paramètres de temps62
1.3. Cas particuliers64
1.4. La gnomonique66
2. Diagramme solaire
68
3. Éclairement solaire
80
3.1. Éclairement direct80
3.2. Éclairement diffus81
3.3. Éclairement global82
3.4. Rapports d'éclairement82
4. Irradiation solaire
84
4.1. Irradiation hors atmosphère84
4.2. Irradiation au sol dans le cas d'un ciel clair85
4.3. Irradiation au sol dans le cas d'un ciel variable86
4.4. Instruments de mesure89
4.5. Résultats des mesures90
4.6. Méthodes de calcul de l'irradiation93
Chapitre IV. Les capteurs plans
1. Éléments de construction
97
1.1. Surface absorbante97
1.2. Fluide caloporteur100
1.3. Couverture transparente101
1.4. Isolant106
2. Rendement d'un capteur plan
109
2.1. Bilan énergétique109
2.2. Influence de la température de l'absorbeur109
2.3. Influence de la température d'entrée du fluide caloporteur115
3. Régime transitoire
123
3.1. Position du problème123
3.2. Étude simplifiée123
Chapitre V. Applications à basse température
1. Généralités
127
2. Eau chaude sanitaire
129
2.1. Système à boucle ouverte129
2.2. Système à boucle fermée130
3. Besoins en chauffage d'une habitation
135
3.1. Coefficient GV135
3.2. Coefficient BV137
3.3. Méthode des degrés-jours137
3.4. Réglementations thermiques139
4. Chauffage des locaux
142
4.1. Description des systèmes142
4.2. Stockage par ballon d'eau142
4.3. Stockage par lit de galets147
4.4. Stockage par mur capteur151
5. Maison bioclimatique
153
5.1. Les techniques passives153
5.2. Les techniques dynamiques155
6. Séchage solaire
157
7. Climatisation solaire
159
8. Distillation solaire
164
9. Analyse économique
165
9.1. Paramètres165
9.2. Intérêts des emprunts165
9.3. Mise en équations166
9.4. Optimisation d'une installation solaire167
10. Piscine solaire
169
10.1. Principe169
10.2. Analyse énergétique169
10.3. Analyse économique et optimisation172
Chapitre VI. La concentration solaire
1. Caractéristiques d'un capteur à concentration
177
1.1. Définitions177
1.2. Détermination de la concentration géométrique179
1.3. Concentration géométrique maximale182
1.4. Température maximale de concentration184
2. Concentrateur sphérique
186
2.1. Concentration idéale186
2.2. Concentration géométrique186
2.3. Concentration énergétique186
3. Concentrateur parabolique
188
3.1. Concentration idéale188
3.2. Concentration géométrique189
3.3. Concentration énergétique190
4. Concentrateur cylindro-parabolique
192
4.1. Concentration idéale192
4.2. Concentration géométrique193
4.3. Concentration énergétique193
4.4. Montage193
5. Les centrales STC
195
5.1. Les centrales à récepteurs cylindro-paraboliques195
5.2. Les centrales à concentrateurs linéaires de Fresnel196
5.3. Les paraboloïdes Stirling197
5.4. Les centrales à tour200
5.5. Le rendement de conversion201
6. La concentration en chimie solaire
206
6.1. La thermochimie206
6.2. La photochimie206
Chapitre VII. Les cellules photovoltaïques
1. L'effet photovoltaïque
207
1.1. Introduction207
1.2. Principe208
1.3. Rendement de la photopile idéale211
1.4. Rendement réel212
1.5. Influence de la résistance de charge216
1.6. Influence de l'éclairement218
1.7. Influence de la température218
1.8. Les améliorations possibles219
2. Utilisations
221
2.1. Montage série221
2.2. Montage parallèle221
2.3. Mise en oeuvre222
2.4. Avantages et inconvénients223
2.5. Réalisations224
Annexes
1 Caractéristiques de l'air sec231
2 Caractéristiques de l'atmosphère standard231
3 Caractéristiques de l'eau232
4 Table de la vapeur d'eau saturée233
5 Diagramme T - s de l'eau235
6 Formulaire d'air humide236
7 Formulaire de thermodynamique237
8 Éléments d'échanges thermiques238
9 Détermination des pertes de charge hydrauliques247
10 Constantes physiques252
11 Données climatiques253
12 Les unités en énergétique255
13 Les unités anglo-saxonnes256
14 Chiffres clés sur l'énergie solaire257
15 Organismes, sociétés et associations s'intéressant à l'énergie solaire261
16 Sigles et abréviations264
17 Documentation266
18 Petit dictionnaire anglais-français268
19 Glossaire272
20 Liste des applications277
21 Index279