par Remundo » 03/09/11, 15:01
2. Synthèse de l’état de l’art et apports d’OPALE
Malgré des propositions nombreuses, chacune possède des lacunes plus ou moins profondes :
2.a) pour le refroidissement des panneaux
Les solutions de refroidissement intégré dans le panneau ne nettoient pas la paroi extérieure exposée aux salissures.
La solution de ruissellement de liquide à l’extérieur du panneau est la plus pertinente, mais à condition d’y adjoindre des solutions de filtrage et de lutte contre le froid hivernal performantes.
Enfin, les panneaux hybrides PVT n’assurent pas leur nettoyage extérieur et ont tendance à surchauffer : en été, diminuer la production d’eau chaude et privilégier la production photovoltaïque, en hiver, faire le contraire.
2.b) pour le déneigement/dégivrage des panneaux
Les éléments chauffants électriques dans le panneau entraînent un surcoût et une dépense d’énergie importante lors de leur mise en œuvre. Il en va de même pour les techniques de polarisation/courant inverses des cellules photovoltaïques qui imposent une électronique de contrôle très fiable.
Le courant d’air chaud, forcément énergivore, nécessite également des panneaux spécifiques et donc coûteux par rapport à un panneau standard.
Le déneigement mécanique requiert des cinématiques de brossage/essuyage assez complexes et onéreuses, notamment pour leur maintenance, et qui, avec des résidus sableux ont tendance à rayer le verre des panneaux.
Enfin, la technique par ruissellement est intéressante car en pente, très peu de fluide et d’énergie suffit à déstabiliser une couche de neige déposée sur du verre, à condition de sécuriser et automatiser l’écoulement du fluide.
2.c) pour le nettoyage des panneaux
Les films autonettoyants sont généralement chimiquement complexes et leur action n’est pas durable, voire inefficace car certaines salissures sont particulièrement adhérentes comme les déjections d’animaux ou les dépôts minéraux.
La pluie n’est pas toujours suffisante, voire peut être elle-même à l’origine d’encrassement lorsqu’elle porte des poussières naturelles comme le sable ou artificielles liées à des résidus industriels.
Le brossage nécessite des architectures mécaniques coûteuses et peut endommager les panneaux, par exemple avec le frottement du sable résiduel sur le verre.
En réalité, seul le ruissellement apparaît comme valable, mais le simple ruissellement d’eau se révèle insuffisant : il faut un filtrage efficace et des liquides spécifiques, avec une hydraulique maîtrisée.
2.d) pour le filtrage
L’état de l’art fait apparaître de grandes faiblesses en la matière : il est ignoré très souvent, signalé parfois, et souvent techniquement inadéquat. Les quantités de salissures collectées par un toit sont très importantes et il faut absolument les empêcher de pénétrer dans les réservoirs de liquides, qu’il s’agisse d’eau ou de liquides spécifiques.
Le filtrage d’OPALE est strict aussi bien au retour qu’au départ du fluide de manière à maintenir les réservoirs propres tout comme les canalisations stratégiques du fluide, comme l’aspiration(ASP) de la pompe(PMP), les éventuelles conduites ascendantes(ASC) ou rampes d’arrosage(RA,RA1,RA2,RA3). Pour autant, ce filtrage est de maintenance aisée et bon marché, sans entraîner des pertes de charge hydraulique excessives.
2.e) pour les surfaces anti-reflet
Le problème du reflet lors du passage de la lumière à travers l’interface de 2 indices optiques différents est une situation connue, parfois recherchée ou combattue.
Les panneaux photovoltaïques créent une transmission entre un indice d’environ 1 (celui de l’air) et un indice d’environ 1,5 (celui du verre de protection). Des calculs d’optique ondulatoire développés plus loin montrent que cela induit un reflet d’environ 4% en incidence normale, la situation se dégradant à 10% vers une incidence de 50° (dépendant de la polarisation de l’onde) et jusqu’à 100% lorsque l’incidence devient rasante.
Ce reflet est une perte nette pour les cellules photosensibles. Les techniques de couches anti-reflets existent, mais sont onéreuses et périssables car exposées aux agressions subies par les panneaux posés en toiture. De plus, elles ne fonctionnent que pour une seule longueur d’onde.
D’autres considérations d’optique ondulatoire indiquent qu’un bon compromis d’indice de couche anti-reflet est la racine carrée des 2 indices à traverser (voir 3.f), soit dans notre cas 1.225 . OPALE utilise donc des solutions aqueuses adaptées car d’indice de 1,3 environ.
2.f) pour l’extraction thermique
Les systèmes d’extraction thermique utilisent souvent l’effet de serre grâce à un verre inamovible en surimposition devant le panneau photovoltaïque, ce qui conduit à sa surchauffe même lorsqu’il n’y a aucun besoin de chauffage, en particulier en été.
Le rendement photovoltaïque se dégrade alors considérablement, à moins d’imposer un pompage assez énergivore pour évacuer les calories et de prévoir un radiateur pour dissiper la chaleur dans l’environnement.
Cependant, il est possible de stocker la chaleur dans un grand tampon thermique souterrain du bâtiment, de manière à y puiser de la chaleur durant l’hiver. Ce type d’installation est néanmoins coûteux et très peu répandu.
Enfin, on ne peut pas obtenir simultanément une production photovoltaïque maximum et un fluide de retour chaud. Photovoltaïque et chauffage solaire sont incompatibles dans leur besoin, mais OPALE utilise une serre amovible(SAM), montée l’hiver et absente en été.
Ainsi, comme cela va être développé, le système OPALE résout l’ensemble des problèmes techniques soulevés avec des moyens simples et néanmoins automatisés.
Par l’écoulement en circuit fermé de grandes quantités d’eau avec une hydraulique maîtrisée, le dispositif(OPALE) garantit un refroidissement maximal, même en période de canicule.
Par la combinaison de cet écoulement, au besoin quotidien, avec une approche multi-réservoirs(RLS,REP,REC) d’eau de pluie(EP) ou de liquides spécifiques(LS), le dispositif(OPALE) assure un nettoyage régulier et efficace, qui peut être renforcé par l’écoulement des liquides spécifiques adéquats pour dissoudre les dépôts les plus tenaces sur le champ photovoltaïque(CPV).
Grâce au double filtrage intégré(FRI,FDI) des liquides au retour et au départ, avec une boîte bi-étagée(BBE) à surface filtrante(SFI) ou à tête filtrante(TFI) implantées sur l’aspiration(ASP) de la pompe(PMP), le dispositif(OPALE) offre un filtrage accessible, efficace et peu onéreux pour préserver des salissures tous les réservoirs(REP,RLS,REC) et canalisations (ASP,PMP,ASC,ASC1, ASC2,RA,RA1,RA2,RA3) stratégiques.
Dernière édition par
Remundo le 23/09/11, 00:19, édité 1 fois.
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