8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
1/30
Energies RenouvelablesProduction et Stockage
Université de Khemis MilianaFaculté de science et technologie
- Support de cours -
-Intervenant-B. ABDEREZZAK
-Niveau-L3 Automatique
Année Universitaire 2015 / 2016
Usage Interne
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
2/30
2Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Contenu du cours
Rappels FondamentauxChapitre 1 : A la découverte des Energies RenouvelablesLes sources d’énergies renouvelables (SER)Les technologies des énergies renouvelables (TER)Puissance des ER …quelques chiffres ! Chapitre 2 : L’Energie Solaire Caractéristiques énergétiques du soleilLe solaire thermique
Le solaire photovoltaiqueChapitre 3 : L’Energie du Vent Les éoliennes mécaniquesLes aérogénérateurs
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
3/30
3Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Contenu du cours
Chapitre 4 : La GéothermieLa géothermie de haute et moyenne énergieLa géothermie de basse énergieLa géothermie de très basse énergieChapitre 5 : L’Energie Hydraulique Barrages et centrales hydrauliquesL’énergie marémotriceChapitre 6 : La Biomasse et les DéchetsLes biocarburantsLe biogazChapitre 7 : Le Stockage d’énergie Le stockage thermiqueLe stockage électriqueLe stockage sous forme d’air comprimé Le stockage sous forme d’hydrogène
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
4/30
4Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Rappels Fondamentaux
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
5/30
5Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
6/30
6Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
7/307Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
8/308Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Chapitre 1 : A la découverte des énergies renouvelable
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
9/30
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
10/3010Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Les technologies des énergies renouvelables
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
11/3011Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Puissance des énergies renouvelables
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
12/3012Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Chapitre 2 : L’Energie Solaire
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
13/30
13Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Chapitre 2 : L’Energie Solaire
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
14/30
14Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Le solaire thermique
Principe de fonctionnement Un panneau solaire thermique a pourbut de transmettre la chaleur émisepar le soleil à un circuit d'eau
secondaire.Les rayons du soleil traversent la vitre,à l'intérieur une plaque absorbante quia pour but de capter les rayonsinfrarouges.Derrière cette plaque chaude passe
un circuit d'eau qui récupère cettechaleur.Par la suite ce circuit alimente uncircuit secondaire qui peut alimenterune habitation en eau sanitaire ou enchauffage.
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
15/30
15Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Le solaire Photovoltaique
Principe de fonctionnement du photovoltaïque Une cellule photovoltaïque est composée de matériaux semi-conducteurs.
Ceux-ci sont capable de transformer l'énergie fournit par lesoleil en charge électrique donc en électricité car la lumière dusoleil excite les électrons de ces matériaux.
Schéma de fonctionnement d'une cellule photoélectrique
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
16/30
16Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Chapitre 3 : L’Energie du Vent
Source d’énergie renouvelable Energie utileTechnologie ER
VENT -Aérogénérateur -Eolienne de pompage-Electricité-Energie mécanique
Vent( hélice) :3.
2
1Sv P vent
Puissance développable
vent protor P C P .
6.0max
pC
(limite de BETZ)
Conversion de l’énergieéolienne
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
17/30
17Energies Renouvelables Production et Stockage Intervenant : B. ABDEREZZAK
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Les aérogénérateurs
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
18/30
18
La géothermie est l’exploitation de la chaleur stockée dans le sous -sol.L’utilisation des ressources géothermales se décompose en deux grandes familles :
La production d’électricité et la production de chaleur.
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
Chapitre 4 : La géothermie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
19/30
19
En fonction de la ressource, de latechnique utilisée et des besoins, lesapplications sont multiples.
Le critère qui sert de guide pour biencerner la filière est la température. Ainsi, lagéothermie est qualifiée de « hauteénergie » (plus de 150 °C), « moyenneénergie » (90 à 150 °C), « basse énergie »
(30 à 90 °C) et « très basse énergie »(moins de 30 °C).
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
La géothermie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
20/30
20
Cette source d'énergie est considérée comme inépuisable (dans certaines limites), carelle dépend : pour la géothermie profonde, des sources de chaleur internes de laterre, dont la durée de vie se chiffre en milliards d'années ; pour la géothermie desurface, des apports solaires
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
La géothermie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
21/30
21
Elle est en général diffuse et rarement concentrée, avec un flux moyende 0,1 MW/km 2 (0,1 W/m 2) et un niveau de température faible. La puissance
exploitable économiquement est donc en règle générale réduite. Il arrive
cependant qu'elle soit plus concentrée à proximité des failles tectoniques entre
plaques terrestres, en particulier des formations volcaniques ou encore dans desformations géologiques favorables.
C'est pourquoi il faut distinguer plusieurs types d'utilisation de la géothermie
suivant ses caractéristiques locales:
•la géothermie de surface à basse température: 5-10 °C,
•la géothermie profonde 50-95 °C, jusqu'à 2 000 m de profondeur,
•la géothermie très profonde à haute et très haute température, jusqu'à 10 000 m
•la géothermie volcanique de type geyser.
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
La géothermie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
22/30
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
23/30
23
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
La géothermie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
24/30
24
Chapitre 5 : l’énergie hydraulique
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
25/30
Principales formes d’énergie renouvelables (sauf géothermie etmarémotrice) sont de l’énergie solaire stockée
• A court terme : énergie hydraulique et éolienne
• A moyen terme : biomasse
• A long terme : combustibles fossiles
Nécessité de stocker l’énergie dans le contexte actuel: • Développement des énergies intermittentes
• Fluctuations des consommations
• Augmentation des productions décentralisées
• Nouvelles technologies de communication
Chapitre 7 : Le stockage d’énergie
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
26/30
Stockage sous forme d’énergie potentielle
• Barrage hydraulique et pompage de l’eau vers un barrage pendantles heures creuses. Rendement 90%. Permet le stockage del’électricité
• Compression de l’air et stockage de l’air comprimé dans undispositif géologique. Récupération par détente dans une turbine del’air comprimé. (Rendement 40% qui peut être augmenté parrécupération de la chaleur de compression ou en effectuant descompressions isothermes par l’intermédiaire d’un liquide)
Stockage sous forme d’énergie cinétique
• stockage par volant d’inertie (disque lourd) Pour accumuler l’énergieun moteur accélère le disque. L’énergie est récupérée en ralentissantle disque avec un frein/générateur d’électricité. Très utilisé pourrégulariser la fourniture d’énergie dans les moteurs thermiques.Développement en cours dans les transports urbains « électriques »
Le stockage de l’énergie mécanique
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
27/30
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
28/30
Stockage par chaleur sensible. Dans ce cas l’énergie stockéedépend essentiellement de la capacité thermique du matériau etde l’élévation de température. L’eau est un très bon matériau «stockeur »
Stockage par chaleur latente. C’est le changement de phase dumatériau qui permet le stockage de la chaleur latente. Le principalavantage est que les transformations se font à température quasi-
constante (corps purs et mélanges). Le plus souvent on utilise latransition solide-liquide.
Le stockage thermique
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
29/30
Type Energie stockée Puissance Temps de décharge Rendement du cycle
Batterie au plomb chimique 1 kW – 10 MW Minutes - heures 60%
Batterie Li-ion chimique 1kW – 100 kW Minutes - heures 90%
Batterie àcirculation
chimique 10 kW – 100 MW Heures 75%
Pompagehydraulique
mécanique 10 MW – 1000 MW Heures - jours 75%
Air compriméTech. avancée
mécanique 10 MW – 100 MW Heures 70%
HydrogèneElectrolyse+pile àcombustible
chimique 10 kW – 100 MW Heures -jours 50%
Volant d’inertie mécanique 1 kW – 1 MW Secondes - minutes 90%
Le stockage d’énergie : synthèse
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie
8/19/2019 Energies Renouvelables Production Et Stockage-2
30/30
Batterie au plomb 30 kWh/t (batterie complète)
Batterie Li-ion 200 kWh/t (batterie complète)
Batterie à circulation 33 kWh/t (produits chimiques)
Eau pompée à 300m de haut 1 kWh/t (d’eau)
Air comprimé à 100 bar 12 kWh/m 3 (volume du réservoir haute pression)
Volant d’inertie à 300m/s 12 kWh/t
Hydrogène stocké à 300 bars 900 kWh/m 3 (volume du réservoir haute pression)
Eau chauffée à 100°C 116 kWh/t
Refractaire chauffé à 1000°C 600 kWh/m 3 (volume du solide)
La densité d’énergie
Université de Khemis Miliana Faculté de Science et Technologie