[projet] Stockage intersaison

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Terran » Ven Jan 23, 2015 0:51 am

lolo 340 a écrit:Pour terran
Pourquoi ne pas envoyer ton surplus solaire directement dans les sondes déjà en place ou par l'intermédiaire d'un
échangeur si ce ne sont pas les mêmes fluides !
lolo


Salut lolo,
Si on veut réaliser un stockage inter saisonnier solaire en complément de PAC à géothermie verticale, et que la PAC et les forages sont déjà installés, il devrait être possible d'utiliser les mêmes sondes pour capter les calories géothermiques et pour injecter les calories solaires. Il suffirait soit, comme tu le suggères d'installer des échangeurs, ou encore des vannes d'aiguillage motorisées.
Comme j'avais prévu cette tentative de stockage avant de faire les forages, j'ai préféré installer une 3e sonde spécialement dédiée à l'injection de calories pour plusieurs raisons :
- Simplification de schéma, donc moins de causes de pannes. Comme cet ensemble va être géré sous Arduino, il y a déjà suffisamment de possibilités de bugs, inutile d'ajouter des composants.
- Les sondes géothermiques sont en PEHD, dont la tenue en température est de 50°. Les sondes d'injection vont acheminer le fluide qui sort des capteurs solaires, susceptible de monter à des températures plus élevées. Le choix d'une 3e sonde permet de la choisir dans un matériau différent. J'ai pris du PE-RT qui tient 85°.
- Injection et captage étant complètement séparés, on a un plus grand degré de liberté : par exemple on peut choisir des taux de glycol différents pour les deux circuits.
- On a la possibilité de prélever des calories pendant qu'on en injecte des solaires. Cette conjonction est sans doute très rare, mais elle est possible.
- Le prix de la géothermie verticale, c'est surtout le forage, une sonde de plus ou de moins la différence n'est pas grande, surtout qu'on économise échangeur et vannes.

Par ailleurs mes 2 forages sont distants de 15m. J'ai installé des vannes qui donnent la possibilité de n'injecter des calories que dans un seul forage. Par comparaison, cela permettra au moins de savoir si le stockage est effectif dans ce forage.
Pour augmenter la capacité de stockage, il aurait sans doute été plus judicieux de rapprocher les 2 forages cela aurait augmenté le rapport volume sur surface.
Mais je suis sans doute plus curieux qu'économe.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar AD 44 » Ven Jan 23, 2015 9:21 am

Terran a écrit:Par ailleurs mes 2 forages sont distants de 15m. J'ai installé des vannes qui donnent la possibilité de n'injecter des calories que dans un seul forage. Par comparaison, cela permettra au moins de savoir si le stockage est effectif dans ce forage.
Pour augmenter la capacité de stockage, il aurait sans doute été plus judicieux de rapprocher les 2 forages cela aurait augmenté le rapport volume sur surface.
Mais je suis sans doute plus curieux qu'économe.


Des curieux , va certainement y en avoir un paquet à lire tes retours . Ton expérimentation servira de référence à nombre de lecteurs.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Mar Fév 24, 2015 20:08 pm

Terran a écrit:J'ai aussi pensé au stockage inter-saisonnier dans un volume d'eau etc.. mais un rapide calcul m'a vite dissuadé.
Récemment, j'ai envisagé un chauffage par PAC sur géothermie verticale, et ça a fait tilt :
Pourquoi ne pas profiter d'un forages géothermiques pour stocker les calories ?

Bonjour,
C’est une bonne question à laquelle j’ai aussi déjà pensé.
Je me suis demandé s’il était rentable d’injecter l’eau chaude en terre en été pour la récupérer l’hiver.
J’ai imaginé un champ de forages verticaux.
La conclusion à laquelle j’étais arrivé est qu’il fallait en moyenne (en région parisienne) une hauteur de 20 mètres de terre pour un stockage été/hiver, en plaçant les capteurs dont le rendement est de 50% au dessus (surface de capteurs identique à la surface de stockage), pour un delta T exploitable de 30°.
J’ai réalisé une modélisation pour simuler le comportement (je suis un matheux et informaticien).
Mais le problème qui s’est posé est que la terre se comporte comme un isolant et que la chaleur reste concentrée autour des puits et à du mal à ce propager, ce qui oblige à resserrer l’interval entre les forages et par conséquent augmente le coût.

Il reste la solution de l’eau.
Un mètre cube d’eau peut remplacer deux mètre cube de terre en moyenne.
Il faut une hauteur d’environ 10 mètres d’eau en conservant les paramètres ci-dessus.
Avec une surface d’un quart à la moitié de la surface de la maison à chauffer, suivant la qualité de l’isolation.
Ce n’est pas rentable individuellement, mais ça peut le devenir pour un lotissement ou mieux pour un quartier.
Il y a une réduction d’échelle. Le ratio entre la surface et la périmètre étant proportionnel au diamètre.
Il n’est pas nécessaire de creuser une profondeur de 10 mètres. Il suffit de réaliser un talu avec le remblai, en bordure pour faire une cuvette «de volcan».
Les panneaux thermiques seraient placés sur des «briques» en polystyrène expansé moulé, avec un profilé et des plots pour permettre de les emboîter (un peu comme des Légos), posées sur l’eau.

Terran a écrit:Comme cet ensemble va être géré sous Arduino, il y a déjà suffisamment de possibilités de bugs, inutile d'ajouter des composants.

Arduino est fiable si le programme est bien conçu. :-)

lolo 340 a écrit:Dans le site que je cite http://www.jenni.ch/fr/ pour info leur ballon tout équipé vaut 20 000 euros.

Pour le même prix on peut faire excaver un étang. :-)

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Re: Stockage intersaison

Messagepar yves35 » Mar Fév 24, 2015 20:22 pm

bonsoir,

une autre approche du besoin du stockage intersaisonnier (en isolant sérieusement et avec un peu de solaire)
http://sebasol.ch/realisations.asp?id=1078&r=

la conclusion:
IL N'Y A PLUS BESOIN DE STOCKAGE SAISONNIER

Allez, on le répète, pour être sûr que cela rentre bien

IL N'Y A PLUS BESOIN DE STOCKAGE SAISONNIER

yves

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Mar Fév 24, 2015 23:36 pm

yves35 a écrit:une autre approche du besoin du stockage intersaisonnier (en isolant sérieusement et avec un peu de solaire)
http://sebasol.ch/realisations.asp?id=1078&r=

la conclusion:
IL N'Y A PLUS BESOIN DE STOCKAGE SAISONNIER
Allez, on le répète, pour être sûr que cela rentre bien
IL N'Y A PLUS BESOIN DE STOCKAGE SAISONNIER

Bonjour,
C’est une belle réalisation que voilà.
Mais à 14.000€ l’installation avec 15m² de solaire thermique en autoconstruction, ça reste quand même assez onéreux, bon en Suisse on a les moyens. ;-)
Alors tant qu’à faire si on pouvait éviter de perdre le surplus en été, ce ne serait pas forcément un mal.
D’autant que par chez nous en Alsace, avec le soleil qu’on a eu ces deux derniers mois, on aurait eu de quoi se chauffer au moins deux jours avec 15m².
La réflexion sur la capacité de stockage inter-saisons est loin d’être idiote, en particulier dans les régions à fort contraste saisonnier qui n’ont quasiment pas de soleil en hiver et pour lesquelles c’est la seule solution envisageable pour le solaire.
Et le complément bois utilisé ici n’est pas transposable au niveau de la France à grande échelle.
L’idée du stockage serait de pouvoir couvrir 100% des besoins annuels par le solaire en exploitant 100% de la capacité des capteurs, le tout à un prix compétitif.

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Terran » Mer Fév 25, 2015 13:06 pm

Christophe68 a écrit:J’ai réalisé une modélisation pour simuler le comportement (je suis un matheux et informaticien).
Mais le problème qui s’est posé est que la terre se comporte comme un isolant et que la chaleur reste concentrée autour des puits et à du mal à ce propager, ce qui oblige à resserrer l’interval entre les forages et par conséquent augmente le coût.

Bonjour Christophe
Je ne suis ni spécialement matheux ni informaticien et je le déplore.
Tu sembles regretter que la terre se comporte comme un isolant, je trouve que c'est précisément un avantage car si elle se comportait comme un conducteur, toutes les calories s'enfuiraient dare-dare.
En fait si tu as modélisé, en mettant en équation diffusivité, effusivité, inertie thermique de la terre, tu as dû arriver à la conclusion qu'elle présente un compromis de stockage intéressant. Il faut sans doute optimiser la forme du volume de stockage et donc réfléchir à la profondeur et la distance entre les forages.
Il semble évident que le rapport idéal "volume / surface" de stockage soit une sphère. Ce qui s'en rapproche le plus serait un cylindre dont le diamètre serait égal à la hauteur. C'est la solution adoptée par DLSC.
Le problème essentiel serait le prix.
Est-ce qu'un foreur va facturer plus cher 10 forages de 20m que 2 forages de 100m ?
Je n'ai pas la réponse, il faudrait poser la question à un foreur.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Jeu Fév 26, 2015 21:38 pm

Terran a écrit:Tu sembles regretter que la terre se comporte comme un isolant, je trouve que c'est précisément un avantage car si elle se comportait comme un conducteur, toutes les calories s'enfuiraient dare-dare.
En fait si tu as modélisé, en mettant en équation diffusivité, effusivité, inertie thermique de la terre, tu as dû arriver à la conclusion qu'elle présente un compromis de stockage intéressant. Il faut sans doute optimiser la forme du volume de stockage et donc réfléchir à la profondeur et la distance entre les forages.

En fait en prenant pour valeur 0,5W/m/k , je suis arrivé à une distance optimale d’environ 1m entre les forages pour une récupération raisonnable des calories entre deux saisons.
[correction]La profondeur de pénétration dans un temps donné est proportionnelle à la racine carré de la conductivité thermique. En passant à 2W/m/k on pourrait doubler l’espace entre les forages et donc les réduire d’un facteur 4. A 8W/m/k on pourrait passer à 4m entres forages pour une réduction du coût d’un facteur 16.
Donc une terre à conductivité élevée est plus rentable.
Ensuite si on poursuit vers des valeurs plus élevées, la diffusion thermique devient problématique car les calories aurons tendances à s’enfuir en périphérie et ce phénomène devient prédominant et problématique.
Le compromis idéal est fonction de la dimension et de la géométrie de l’installation, j’aurais plutôt tendance à dire aux alentours de 10W/m/k, valeur jamais atteintes dans la pratique? Donc dans la pratique plus le terrain est conducteur, mieux c’est.

Terran a écrit:Il semble évident que le rapport idéal "volume / surface" de stockage soit une sphère. Ce qui s'en rapproche le plus serait un cylindre dont le diamètre serait égal à la hauteur. C'est la solution adoptée par DLSC.

Oui effectivement, mais les pertes ne sont pas critiques. Je développerais ce point si j'ai le temps.
[supprimé (confusion)]

Dans la pratique il faut analyser le terrain, chacun se comportera différemment (c’est la différence entre la théorie et la pratique :-) ). Il faut isoler en surface en débordant sur les bords, ou isoler les deux premiers mètres de tuyaux pour injecter les calories plus bas.

Terran a écrit:Le problème essentiel serait le prix.

Oui. La conclusion à laquelle je suis arrivé est que la solution la moins chère serait une piscine de grand diamètre (200-500m), pour une installation collective à l’échelle d’un village.

Terran a écrit:Est-ce qu'un foreur va facturer plus cher 10 forages de 20m que 2 forages de 100m ?
Je n'ai pas la réponse, il faudrait poser la question à un foreur.

Je n’ai pas d’expérience pratique, mais de ce que j’ai lu, le prix dépends énormément du type de terrain, un terrain rocheux étant beaucoup plus cher.
Si le terrain est facile, il peut être creusé avec une tarière jusqu’à 10m.
Les forages profonds utilisent d’autres techniques plus complexes avec des boues de forage, ce qui devrait mécaniquement induire un coût supérieur pour un forage de 100m par rapport à 10 forages de 10m réalisées à la tarière.

L’idéal pour une productivité optimale, serait de pouvoir forer les trous en une passe avec ce genre de matériel, mais avec une tarière plus longue.
Image
Pour les plus courageux il existe des tarières manuelles jusqu’à 10m, si le terrain le permet, en autoconstruction.

Edit: j’ai écrit quelques bourdes hier, grosse fatigue, j'ai corrigé.
Je développerais quand j'aurais un moment.

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Terran » Ven Fév 27, 2015 13:08 pm

Christophe68 a écrit:Oui. La conclusion à laquelle je suis arrivé est que la solution la moins chère serait une piscine de grand diamètre (200-500m), pour une installation collective à l’échelle d’un village.

Il y a très longtemps, j'avais envisagé de stocker dans un réservoir d'eau sur une longue durée. J'étais arrivé à des épaisseurs d'isolant déraisonnables. A l'échelle d'un village..faudrait voir.
Christophe68 a écrit:Je n’ai pas d’expérience pratique, mais de ce que j’ai lu, le prix dépends énormément du type de terrain, un terrain rocheux étant beaucoup plus cher.
Si le terrain est facile, il peut être creusé avec une tarière jusqu’à 10m.

Contrairement à ce qu'on pourrait penser les foreurs préfèrent les terrains durs, comme le granit de Bretagne. Les pointes des trépans fatiguent un peu plus, mais l'avantage c'est que les trous sont solides. En terrain normal, lorsque le forage traverse une couche molle et que le forage se remplit c'est la cata. Il faut remonter le train de tiges, tuber etc.. Je sais car j'ai vécu ce genre de problème.
Autre avantage, en terrain granitique, on peut tirer 80 à 100W/m de forage contre 50W/m en terrain argileux. (Je parle de la puissance prélevées par une PAC).
Encore un autre avantage du granit, et celui là va te plaire c'est sa conductivité qui est plus élevée que celle de la terre argilo-siliceuse.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Dim Mar 01, 2015 22:43 pm

Terran a écrit:Il y a très longtemps, j'avais envisagé de stocker dans un réservoir d'eau sur une longue durée. J'étais arrivé à des épaisseurs d'isolant déraisonnables. A l'échelle d'un village..faudrait voir.

Oui, c’est toujours le problème d’échelle. En doublant le volume d’un cube on multiplie par 8 son volume et par 4 la surface a isoler.
C’est la même chose au niveau du coût. Un stockage en cuve se chiffre en centaines d’euros le m3, pour un petit étang on peut tabler sur quelques dizaines d’euros le m3 et pour un grand bassin on peut espérer descendre dans de bonnes conditions à quelques euros le m3.
Sachant qu’un m3 d’eau fonctionnant avec un cycle annuel permet d’économiser environ 3€ de fuel, le prix du m3 ne devrait pas dépasser 30€ si on veut un retours d’investissement sur 10 ans (en complément d’une installation existante).
Pour l’isolation, j’ai calculé une perte de 10% par le dessus (6W/h/m²), pour une épaisseur de 25cm de polystyrène expansé, avec un dT moyen de 40° et une hauteur de 10m.
Les perte par en dessous, par la terre, sont inversement proportionelle au temps.
Le gradient de température est linéaire et la distance de propagation ainsi que les pertes, croissent proportionnellement à la racine carré du temps.
Le graphique ressemble à ça:
Image
Avec une vitesse de propagation qui dépend du terrain.
Par exemple si on a 10% de perte la première année, on aura 5% l’année suivante, puis 3,3%, puis 2,5%, puis 2% etc...
Ce qu’il faut retenir c’est qu’on peut négliger l’isolation du sol.
Dans le cas d’un champ de forages verticaux en rang serré de grande largeur (on suppose la surface des bords négligeable par rapport à celle du dessous), on a une situation analogue à quelques différences près au voisinage des forages (ondulations de température).

Dans le cas d’un forage vertical unique, la situation est différente. lorsqu’on regarde une vue en coupe transversale on voit que la surface de la terre croit proportionnellement à la distance au carré. Il en résulte une différence de température égal à 1/D.
Le graphique ressemble à ça:
Image
Il en résulte des pertes par diffusion plus importante dans le temps et une perte d’une partie des calories.
Dans le cas d’une PAC, cette caractéristique est un atout, car elle permet de puiser les calories sans descendre indéfiniment en température. La température descend constamment, mais de plus en plus lentement dans le temps (la courbe est celle d’un log népérien)
La géométrie idéale n’est donc pas la même dans les deux cas. En pratique si on injecte moins de calorie l’été qu’on en pompe l’hiver, le forage unique est préférable, sinon c’est le champ serré qui est le plus favorable.

Dans le cas d’un petit champs de forages, on a un compromis entre les deux (qu’il serait intéressant de simuler)

Terran a écrit:Contrairement à ce qu'on pourrait penser les foreurs préfèrent les terrains durs, comme le granit de Bretagne. Les pointes des trépans fatiguent un peu plus, mais l'avantage c'est que les trous sont solides.

D’après ce que j’ai lu, un forage au trépan est plus long à creuser qu’à la tarière. Et d’autant plus lent que le terrain est dur (maintenant reste à savoir si le foreur facture à la journée ou au mètre)
Mais la tarière ne marche que sur du terrain facile sur de faibles profondeurs.
Terran a écrit:En terrain normal, lorsque le forage traverse une couche molle et que le forage se remplit c'est la cata. Il faut remonter le train de tiges, tuber etc.. Je sais car j'ai vécu ce genre de problème.

Dans ce cas là, il serait probablement plus judicieux de s’arrêter avant la couche difficile et de creuser plusieurs forages pour cumuler la hauteur, si c’est possible.

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Terran » Jeu Mar 26, 2015 23:49 pm

Tes courbes sont très intéressantes Christophe, je me sens moins farfelu. Comme c'est surtout l'été qu'il faut stocker, je suis conforté dans l'idée d'essayer de réaliser un suiveur solaire (Tracker). Le système basé sur des cellules photosensibles qui pointent vers le soleil ne me plaît pas, j'ai peur que de vilains nuages s'interposent et sèment la zizanie.
Reste donc un suivi basé sur le calcul de la position du soleil et 2 moteurs qui asservissent l'azimut et la hauteur aux résultats des calculs. (Système Éphéméride)
Je me suis donc familiarisé avec ces notions. J'ai rassemblé les résultats sur une feuille de calcul que j'ai essayé de rendre explicite, et qui est téléchargeable. Les formules sont accessibles. Je n'en garantis pas l'exactitude, les sources elles-mêmes se contredisent parfois. C'est une base de départ que je pourrai améliorer grâce à vos retours. Si vous trouvez des erreurs ou des améliorations possibles au niveau de l'ergonomie, transmettez les moi sur le forum et j'essaierai de rectifier.

Comme tableur, j'ai utilisé Open Office.Calc (Version 4.4.1.Fr ) car c'est un logiciel libre, très bien documenté que chacun peut télécharger gratuitement sans être importuné par la publicité, et qui est largement aussi bon qu 'Excel. Et puis, faire connaître des logiciels mis au point et suivis par une équipe de bénévoles, c'est une façon de leur rendre hommage.
Pour télécharger la feuille de calcul aller sur le site http://www.softincub.eu onglet « chauffage solaire » (le dernier onglet en haut à droite).
Le nom de la feuille est «  Positionsoleil » Le lien vers la feuille se trouve sous le graphique. Lorsque vous l'aurez téléchargée,il faut répondre « oui » à l'activation des macros.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Jeu Avr 02, 2015 21:10 pm

Il n’y a rien de farfelu dans le stockage inter-saisonnier.
La réalisation canadienne posté sur ce même fil en a prouvé l’efficacité, du moins à l’échelle d’un lotissement. Après il y a la question d’échelle, il reste à prouver l’efficacité à l’échelle individuelle.
Je suis convaincu que c’est faisable en 100% solaire, mais avec une configuration de plusieurs puits regroupés en un cercle, disposés en nid d’abeille pour un meilleur rendement.

Si l’objectif est juste de rééquilibrer la PAC un puits unique suffit à faire l’affaire, mais c’est un peu dommage quand-même car on ne peut pas monter très haut en température avec un bon rendement (pas suffisamment pour se dispenser de la PAC).

Pour les trackers, s’il s’agit de capteurs plans, il n’y a pas besoin d’une grande précision.
Perso j’utiliserais un seul axe pivotant avec une inclinaison du pivot de 48° au sol (monture équatoriale), plus simple à réaliser.
Le coefficient d'incidence serait de 100% aux équinoxes et de 92% aux solstices (96% en moyenne).
Le rendement d’un capteur plan par rapport à l’orientation optimale (coefficient d'incidence) est cos alpha.
Ou alpha est l'angle formé par le rayonnement solaire avec la perpendiculaire de la surface du capteur.
Pour alpha = 23.5 cas le plus défavorable aux solstices, on aurait 0.917.

Les capteur paraboliques sont beaucoup plus pointus à régler.

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Re: Stockage intersaison

Messagepar antoinet111 » Jeu Avr 02, 2015 21:36 pm

donc tu reste sur l'idée de 10 puits de 10m en nid d'abeille dans ce cas?
pantone, acetone, aimants, vortex, solaire, électrolyse, ... la planete sera t-elle sauvée? la suite au prochain épisode. ;-)

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Re: Stockage intersaison

Messagepar Terran » Ven Avr 03, 2015 17:54 pm

Christophe68 a écrit:Il n’y a rien de farfelu dans le stockage inter-saisonnier.
La réalisation canadienne posté sur ce même fil en a prouvé l’efficacité, du moins à l’échelle d’un lotissement. Après il y a la question d’échelle, il reste à prouver l’efficacité à l’échelle individuelle.
Je suis convaincu que c’est faisable en 100% solaire, mais avec une configuration de plusieurs puits regroupés en un cercle, disposés en nid d’abeille pour un meilleur rendement.
Si l’objectif est juste de rééquilibrer la PAC un puits unique suffit à faire l’affaire, mais c’est un peu dommage quand-même car on ne peut pas monter très haut en température avec un bon rendement (pas suffisamment pour se dispenser de la PAC).
.


C'est vrai qu'on devrait assez facilement rééquilibrer la PAC.
Un des intérêts c'est aussi qu'il n'y aurait pratiquement plus de limite max à la surface des capteurs. Fini les drain back, les radiateurs de décharge, les couvertures de panneaux et les regrets de toute cette énergie perdue, sans compter la durée de vie augmentée des capteurs et du fluide caloporteur qui n'atteindraient jamais de température critique.
Il y a sans doute une optimisation à faire dans l'implantation des forages de stockage, mais même si on ne trouve pas la solution idéale et abordable rapidement qui permettrait de se passer de PAC, on est quand même à peu près sûr d'augmenter le COP de la PAC en service. Un point sur le COP, c'est à la louche 20% sur la facture !
Merci Christophe pour tes courbes qui démontrent que la terre n'est pas un radiateur infini comme on pourrait le croire, mais bien un réservoir.
Je me sens de moins en moins farfelu.
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Re: Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Ven Avr 03, 2015 19:06 pm

Je pense qu’on peut obtenir plus qu’un point de COP.
Il faudra monitorer pour bien évaluer les résultats.

Pour répondre à Antoinet, 100 m de puits n’est pas suffisant pour du 100% solaire.
Je tablerais plutôt entre 200 et 600 mètres suivant les situations.

Image

Sur ce schéma on peut voir la disposition idéale des puits pour un rendement de récupération optimal, les chiffres représentent le nombre de puits selon la configuration choisie.
On choisira le nombre de couches concentriques selon les besoins.
On peut injecter en priorité dans les puits centraux qui pourront être utilisés pour l’ECS, et récupérer la chaleur en priorité en périphérie en mi saison pour conserver une température plus élevée au centre.

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Re: Stockage intersaison

Messagepar gaby » Ven Avr 03, 2015 21:09 pm

bonjour,

j'ai lu sur une doc de PAC eau/eau classique que l'on avait un COP de 7 pour une température de 25°c de l'eau en entrée.

c’était aussi la température limite haute en entrée.

gaby
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