Le solaire à la portée de tous

Stockage Solaire inter saisonnier.
J'avais parlé de ce projet l'an dernier, depuis j'ai suivi beaucoup de dialogues sur ce forum qui m'ont beaucoup appris, et j'ai donc commencé la réalisation.
Stockage inter saisonnier, cela signifie emmagasiner des calories de l'été, pour les utiliser l'hiver. Ce genre de réalisation existe peut-être, malheureusement je n'ai pas réussi à trouver de précédent. Il va donc falloir innover.
Tout d'abord, il semble évident que ce principe serait mieux adapté pour une structure plus importante qu'un pavillon individuel (immeuble ou zone pavillonnaire) car la capacité de stockage est proportionnelle au volume, alors que les pertes sont proportionnelles à la surface. Le rapport (cube / carré) serait donc défavorable aux pavillons individuels.
Mais il faut essayer.

Je joins un schéma de l'hydraulique, et je compte sur des critiques nombreuses et constructives.

L'idée principale tourne autour d'une PAC à géothermie verticale (du moins partiellement car il y a en supplément une prise de calories dans une mare alimentée par des sources).
Les capteurs solaires vont en priorité accumuler des calories dans un ballon tampon pour chauffer la maison et préchauffer l'ECS, en complément de la PAC. L'originalité de ce projet commence dès qu'il y a des calories excédentaires, en effet, une vanne 3 voies va alors les aiguiller vers les puits géothermiques. Le stockage se fera donc dans les couches géologiques profondes.
Il est sans doute possible de modéliser mathématiquement ce problème de stockage de calories, il faudrait mettre en équation diffusivité, inertie thermique, infusivité, masse volumique pour connaître le temps de propagation d'une onde thermique dans un cylindre de terre dont l'axe serait le forage vertical. Je me promets d'essayer de faire cette approche théorique, mais il est parfois plus rapide et plus simple d'être pragmatique. Ce ne serait pas la première fois qu'une mise en équation serait postérieure à une expérimentation.

Pour mettre en évidence et quantifier ce phénomène, j'ai fait forer deux puits identiques, équipés d'épingles de captage en parallèle, sur lesquelles j'ai fixé des capteurs de température que j'ai pris soin d'étalonner. Ces capteurs, de fabrication personnelle, sont constitués par des thermistances enrobées et protégées par des tubes métalliques. Les deux puits sont actuellement opérationnels et constituent la source primaire de calories qui alimente mon habitation à travers la PAC.
Dans une installation géothermique classique, il y a 2 épingles par puits. Dans ce cas particulier, j'ai demandé de descendre 3 épingles par puits, la troisième étant destinée à l'injection de calories. Il serait sans doute possible d'utiliser les épingles de captage pour injecter des calories, à condition d'ajouter des vannes et de complexifier la régulation. Comme il y a déjà beaucoup de vannes, j'ai préféré faire simple.

Les deux puits sont distants d'environ 15m. Une des phases importantes va consister à envoyer des calories solaires dans un seul des puits pour mettre en évidence sa recharge éventuelle en calories par rapport à l'autre puits.

Ce qui est réalisé pour l'instant :
La PAC, les puits verticaux, l'échangeur de la mare sont opérationnels. La PAC a sa propre régulation basée sur la loi d'eau et fonctionne correctement depuis novembre 2012.
Reste à faire :
Choix et installation des capteurs solaires, régulation de tout cet ensemble.
Comme la régulation semble assez complexe, je vais essayer d'utiliser Arduino bien que mes neurones soient proches de la limite d'age. Si j'y arrive, cela donnera de l'espoir aux plus jeunes. (Je suis parmi les plus âgés de ce forum). J'ai commandé le matériel qui devrait arriver cette semaine.
Sur le schéma, vous verrez que le ballon tampon est équipé d'un réservoir bain-marie et de 2 serpentins. C'est parce que dans un premier temps j'avais envisagé de prélever les calories excédentaires depuis le serpentin du haut du ballon. Finalement il me semble plus logique de les envoyer directement depuis les capteurs solaires dans les puits (grâce à la vanne V3V 1) lorsque le ballon a fait le plein de calories, cela permet de récupérer des calories dans une plage de température plus basse, donc avec un meilleur rendement. Le serpentin en haut du ballon devient donc inutile. L'avenir lui découvrira peut-être une utilité ?

Il est possible que dans le système que je propose, les calories solaires excédentaires de surchauffe ne soient pas récupérées intégralement. Mais si, grâce à ce système, la température de captage restait vers 12°c au lieu de descendre vers les 7°c au bout de quelques saisons de fonctionnement comme l'ont constaté les installateurs de PAC, cela augmenterait le COP de la PAC de 0.5 (J'ai constaté en effet que le COP augmente approximativement de 1 point chaque fois que l'on diminue de 10°c l'écart entre les températures primaires et secondaires)
Un demi-point sur le COP, c'est loin d'être négligeable. Et pourquoi ne pas envisager une température de captage de 5°c au dessus de la valeur initiale. Cela représenterait 1 point sur le COP, c'est à dire environ 20% sur la facture de chauffage. Lorsqu'on entend les prévisions d'augmentation du prix de l'énergie, il faut prendre des risques et essayer de nouveaux systèmes.

Qu'en pensez-vous ? J'ai mis des annotations sur le schéma qui peuvent éclaircir quelques points. N'hésitez pas à pas à me poser des questions.
Si vous voyez des erreurs, et comme je suis novice il y en a forcément, merci de me les signaler avant que je commence la réalisation.
J'ai par exemple tenu compte des conseils de JM Stricker concernant la corrosion galvanique en insérant des raccords HTA sur le ballon tampon, et je l'en remercie.

Merci d'avance

Bonjour Terran,

peut etre connais tu le site WWW. DLSC.CA.
C'est un peu ton projet mais à l'échelle d'un lotissement au Canada. Selon les renseignements que j'ai pu trouver la propagation de l'onde thermique serai de 80 à 100 cm par mois en fonction de la nature du sol.
Si j'avais un projet comme le tien je ferai instinctivement un forage central pour injecter les calories et plusieurs forages tout autour pour les récupérer en évitant trop de pertes.
Comme tu le dis, pour s'assurer qu'un modèle est meilleur que l'autre il faut les construire et prendre des mesures.
A quelle profondeur sont tes puits ?

jlg

[quote="AXEAU"]Bonjour Terran,

Si j'avais un projet comme le tien je ferai instinctivement un forage central pour injecter les calories et plusieurs forages tout autour pour les récupérer en évitant trop de pertes.
Comme tu le dis, pour s'assurer qu'un modèle est meilleur que l'autre il faut les construire et prendre des mesures.
A quelle profondeur sont tes puits ?

jlg[/quote]

Merci de ton avis Axeau. J'ai effectivement vu qu'un projet existait au Canada, mais je n'ai pas trouvé de renseignements précis susceptibles d'être transposés.
Par ailleurs, faire un forage central et plusieurs forages autour est peut-être une bonne solution, mais elle n'est pas à la portée d'un particulariser, sachant que dans le meilleur des cas le forage coûte autour de 60€ le m.
Si tu regardes mon schéma tu verras que mes puits font respectivement 84m et 85m.
Si l’onde thermique se propage a raison de 100cm par mois, j'ai un peu d'espoir. C'est suffisamment lent pour espérer récupérer une partie des calories depuis le puits qui les a injectées.
Je suis parti d'une constatation simple : Après avoir rencontré quelques installateurs de PAC, à travers leur expérience, j'ai cru comprendre que la température des captages verticaux se situait aux environs de 12°c au début du fonctionnement, puis se stabilisait vers 7°c au bout de quelques années pour décroitre plus lentement ensuite. De cela on peut déduire que si on arrive à extraire durablement des calories d'un forage géothermique vertical, on devrait pouvoir en injecter tout aussi durablement.
A partir de là, il faut mesurer et rêver un peu en attendant les résultats.

bonsoir,

j'ai retrouvé ces infos sur le forum de sebasol( page 7 du forum):

Surchauffe: une idée que je soumets
En espérant ne pas faire bouillir le nain dan les tuyaux...

Pour ceux qui chauffe leur habitation avec de la géothermie et qui ont une sonde "géothermique" (capteur vertical ;forage)

Ne pourraient ils pas, lors de la mise en place de cette sonde, rajouter un tuyau suplémentaire (en boucle) dans le trou du forage, et l'utiliser pour évacuer le surplus des calories du capteur solaire?

réponse:

Surchauffe: une idée que je soumets
Bonjour,

C'est une vieille idée qui doit bien avoir 25 ans.

On le cite parfois au cours, mais souvent on oublie car cela ne se fait quasi plus (sur ces 5 dernières années en Suisse, je n'ai eu connaissance d'aucun, au-cun, niet, nada, nichts, rien, tipota, cas). Et pour cause : il n'y a pas de quoi se passionner pour ca en effet car

1) Vous vous coltinez le problème de descendre un tube de 70ml aller retour dans le puit + les soudures + vous calculez soigneusement les pertes de charge pour votre pompe si vous ne voulez pas que celle-ci pédale dans le yaourt.

2) Si vous espérez stocker de l'été à l'hiver : il vous faut abandonner ces illusions. Un puit de PAC fonctionne bien si le terrain est bien conducteur de chaleur, et donc s'il est bien conducteur de chaleur alors la chaleur injectée s'en va... car si la chaleur stockée ne s'en va pas parce que le terrain est isolant, alors il faut vous demander quelle mouche vous a piqué d'y mettre une PAC !!!

Alors qu'un radiateur de surchauffe c'est de tout temps accessible, une recirculation nocturne sur un Jenni stratif c'est du standard de régul, une vidange partielle de champ c'est quelques litres à rajouter en automne, un bâchage c'est affaire d'une bâche, et une mise en service eau-glycol pour de l'eau c'est élémentaire quand on est pas un handicapé de son installation solaire, ce qui n'est évidemment tout sauf le cas quand on est un vrai autoconstructeur, n'est-ce pas ?

Bien sûr, si on a rucloné un kit et qu'on espère que les choses vont s'arranger toutes seules à partir de là... il faut de la sélection naturelle chez les créatures.

Salutations ensoleillées

Le Nain dans les Tuyaux

yves

Merci Yves,
Je ne connais pas Sebasol, mais j'irai pour voir.
Je te réponds avant.
Les affirmations du "Nain dans les tuyaux" semblent très péremptoires et reflètent un état d'esprit différent de ce que j'ai l'habitude de rencontrer dans APPER. Je ne suis effectivement pas sûr de récupérer des calories, mais je me pose la question et ne vais pas me laisser décourager par des affirmations non démontrées.
En tout cas je suis quand même à peu près sûr qu'un captage géothermique vertical est au minimum une boucle de décharge idéale, contrairement aux affirmations du nain.
Et puis, à partir du moment où on a décidé de se chauffer avec une PAC à géothermie, si on veut compléter avec des panneaux solaires, le fait d'utiliser le captage comme boucle de décharge entraîne peu de frais supplémentaires.

bonsoir

J'ai effectivement vu qu'un projet existait au Canada, mais je n'ai pas trouvé de renseignements précis susceptibles d'être transposés.

tout est là :
http://www.dlsc.ca/how.htm

bonne lecture

Bjr Terran,

Je suis très impressionné par les moyens mis en œuvre pr ton projet. Cela est très intéressant. Ne te laisse pas arrêter par des affirmation du style "le nain ds las tuyaux" qui me semblent sans fondement.

Viens nous faire des retours régulièrement sur ton installation. A mon avis cet été cela sera très intéressant de voir l’évolution des T° entre les 2 puits. La démonstration scientifique par des mesures rigoureuses, y'a que ca de vrai

Bonjour Terran

le principe ci-dessous est différent, mais l'idée est la même : stocker l'énergie solaire excédentaire pour la récupérer plus tard.

Héraklès avec ses capteurs à air, stocke pendant 3 mois dans des tranchées remplies de galets sous la maison à 2.50 m de profondeur.

Selon la nature du terrain, il compte grosso modo que l'onde se propage de 80 cm à 1 m par mois.

En Juillet Aout Septembre, il stocke l'air chaud de ses capteurs en l'insufflant dans les tranchées, et en récupère l'air frais pour rafraîchir la maison sous forme de VMI, le temps que les tranchées se chargent.

En Novembre Décembre Janvier, il récupère la chaleur en insufflant de l'air pour partie pris dans la maison.

La terre est en partie isolante, surtout sèche. C'est à la fois un inconvénient et un avantage : il faudra surement plusieurs années pour charger les puits ... qui se maintiendront longtemps.

http://forums.futura-sciences.com/habit ... galet.html

Merci pour vos encouragements.
Je suis donc allé sur Sébasol et j'ai parcouru la prose du "Nain dans les tuyaux". Je dois avouer que j'ai été très agréablement surpris, par les connaissances et aussi par le style.
Je ne suis cependant pas du tout d'accord sur la façon dont il élude le problème de stockage inter saisonnier.

"2) Si vous espérez stocker de l'été à l'hiver : il vous faut abandonner ces illusions. Un puit de PAC fonctionne bien si le terrain est bien conducteur de chaleur, et donc s'il est bien conducteur de chaleur alors la chaleur injectée s'en va... car si la chaleur stockée ne s'en va pas parce que le terrain est isolant, alors il faut vous demander quelle mouche vous a piqué d'y mettre une PAC !!!
Le Nain dans le tuyau"

C'est un exemple type de raisonnement manichéen.
Un terrain n'est pas ou "Isolant" ou "Conducteur", il est toujours un peu les deux.

Les terrains granitiques de Bretagne par exemple peuvent fournir 80W par mètre de forage, tandis que les terrains sablonneux donnent plutôt 30 à 40 W par mètre.
En Bretagne, pour installer une PAC géothermique, il faut donc deux fois moins de longueur de puits, mais les possibilités de stockage sont peut-être plus faibles.
Chez moi, le terrain devrait donner environ 50W/m et plus d'espoir de stockage. Je vais faire avec.
Je me garde d'affirmer qu'en Bretagne c'est blanc et que chez moi c'est noir.
Dans un cas c'est gris foncé et dans l'autre gris clair, mais les deux sont jouables.

J'ai lu avec beaucoup d'intérêt le site canadien indiqué par Totoche.
C'est très positif.

Salut Terran.
Un centre de formation près de chez moi (Cholet 49) stocke dans 2 citernes isolées par 40 cm de laine de roche. Total : 140 m3.
Conrad Lutz architecte suisse à l'origine des labels" Minergie", travaille la-dessus depuis des années : http://www.lutz-architecte.ch/fr/habita ... /index.htm
J'ai un diapo fait par lui en 2009 : http://m.you.free.fr/c.lutz_lorient.pps
Bonne lecture.
@ +

Bonsoir Tous,
Cette discussion me ramène vers un article paru Dans SD en.. 1975
Je l'ai toujours gardé précieusement (avec d'autres) allez savoir pourquoi

Cordialement
Bertrand

Suite

et Fin..

bonsoir,

je ne suis pas compétent pour ce qui de la vie de la chaleur en sous sol profond. Mon attention a été attiré par un autre post sur un autre forum relatant le s misères du propriétaire d'une telle installation :
http://forums.futura-sciences.com/habit ... mique.html.

La question du caractère isolant ou pas du sous sol m'est revenu à l'idée.Il manque à ton fil de préciser quel sont les besoins que tu dois couvrir (en kWh) ce qui change du tout au tout la validité économique des choix à faire.Il ne suffit pas que ce soit possible d'injecter de la chaleur (et d'en garder) pour que ce soit une solution effective qui soit transposable au plus grand nombre.

Si les besoins à couvrir sont faibles , alors par exemple la partie basse d'un accumulateur combiné de très grand volume peut constituer la source de chaleur froide d'une pac(chauffer à 20 °C le bas du ballon est possible une grande partie de l'hiver pour du solaire). On note bien que dans ce cas ,on ne parle plus de stockage ou de stock mais de gérer un flux au jour le jour (comme autrefois dans la marine à voile, quand il n'y a plus de vent on s’arrête, du toute façon il reviendra) . C'est psychologiquement moins confortable que de gérer un stock (comme du fuel,du bois etc.. dont on sait que s'il est rentré on en aura pour l'hiver).

Sur ce forum il est question prioritairement des solutions" d'apport "d'énergie, alors que les questions" d'épargne " l'isolation+ la parcimonie sont en arrière plan. Les gens qui arrivent sur ce forum arrivent souvent avec en tête "chouette le solaire ne coûte rien" .Il faut bien avoir en tête que l'isolation + la comportement c'est très efficace (et que cela n'est pas une solution "technique"), et en terme de bilan plus efficace que l'ajout de telle ou telle installation "active".Pour avoir suivi de loin en loin le fil de discussion sur les tunnels à galets comme stockage intersaisonnier , je crois me souvenir qu'il y avait de la chaleur disponible jusqu'a environ fin décembre . C'est accessible à une très bonne isolation (et on n'a pas parlé de la puissance électrique des ventilo compérés à un circulateur)

Autre chose pour préciser un point important ; le COPA . Ce qu'on injecte d'énergie ,ce qu'on retire pour un type d'installation donnée:
http://www.sebasol.ch/archives/2011/Bon ... .09.11.pdf


Je te souhaite de réaliser une installation performante . De toute façon quand le troupeau marche à sa perte , on risque peu à suivre son idée sur le bon chemin.Je suivrais tes retours avec intérêt


yves

Bonjour Terran,

Ton idée est très bonne même si je trouve ton installation un peu complexe.
Enfin le principe fonctionne très bien (depuis 25ans chez mes parents avec des panneaux solaire froid, panneaux en alu sous bardage canadien).
Chez moi nous avons fait cela avec des panneaux classique, mais c'est le stockage qui change car il est sous la maison dans un caisson isotherme d'environ 100m3 de sable de basalte. cela fais maintenant plus d'un ans que cela fonctionne parfaitement. durant cette année j'ai récupéré environ 11000Kwh d’énergie solaire utilisé pour le chauffage (en plus je suis sur radiateur 45°C), ECS et recharge du stockage.

La différence c'est que j'utilise un armoire de liaison avec régulation (Made In Maison) qui permet de n'avoir qu'un seul réseau géothermique, et de pouvoir injecté directement les panneaux en entrée de la PAC, certain jour l'eau d'entrée de la PAC est arrivé au maximun de se que peu accepter la PAC.

Je suis désolé de ne pas pouvoir donner les plan de cette armoire, car nous sommes en train d'essayer de la commercialiser et c'est pas évidant pour attaqué les fabricants du moment qu'il y a déjà un brevet dessus ils sont tout de suite moins intéressé par le système.

En tout cas tu es dans la bonne direction.
Petits conseils :
-Fais attention à la température max que va pouvoir supporté ta liaison d'injection de calorie car cela peut être un problème en été au moment ou tu bascule du ballon vers le stockage c'est à ce moment la que tes panneaux sont les plus chaud.
-Au niveau de la gestion du solaire en hiver, je préfère utilisé les calories pour le stockage que pour le reste.

@+
raph