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Production d'énergie électrique Archives - TrackoWatt

Visite au Mont-Crosin et Mont-Soleil

Le 29 septembre, 17 membres Trackowatt avions rendez-vous à l’avenue de Praz à Vevey, toutes motivées pour visiter les centrales photovoltaïques et éoliennes au-dessus de Saint-Imier.
Déplacement en bus et voiture, 2h00 après, nous y sommes !

Nous commençons par nous sustenter au  Manoir juste au-dessus de Saint-Imier. Super service, très bonne adresse.
La visite du site est organisée par la société Mont-Soleil. A 14h00, nous sommes accueillis par notre guide officielle.

Généralités
On aime bien comparer la production d’une centrale électrique en « équivalent ménage ». Par exemple, on dit que la centrale photovoltaïque du Mont-Soleil produit l’équivalent de 160 ménages ou qu’une éolienne de 3.3MW au Mont-Soleil produit l’équivalent de 3750 ménages.
En Suisse, le ménage-type comporte 2 ou 3 personnes et consomme chaque année environ 4000 kWh d’électricité (non compris l’électricité pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage).

Éolien
La loi ne précise pas une distance minimum entre éolienne et habitation mais stipule un nombre de décibels à ne pas dépasser à l’extérieur des fenêtres d’une habitation. Ceci semble plus adéquat car on tient compte de la situation réelle du terrain. En résumé, Les dispositions de l’ordonnance sur la protection contre le bruit (OPB) doivent être respectées.

L’ombre portée des pales de l’éolienne ne doit pas déranger une personne plus de x minutes par jours
Chaque fabriquant d’éoliennes (Juvent,Vestas, Enercon…) ont des spécificités. Par exemple :
•    Matériaux utilisés pour le mât : béton ou acier. Lorsque c’est en acier, tout se fixe avec des aimants pour ne pas affaiblir la structure.
•    La couleur du mât. Certaines ont des mâts bicolores. Le pied en vert et le haut en blanc pour mieux se fondre le paysage. D’autres sont unicolores. Dans le cas du Mont-Crosin, le vert au pied du mât n’est pas judicieux car l’hiver est long.

Si l’on parle « éoliennes et oiseaux », parlons aussi « chats et oiseaux » car les chats s’amusent beaucoup plus avec les oiseaux que les éoliennes…

Concernant le problème des glaçons éventuels pouvant se former sur les pales des éoliennes, Il existe une solution en faisant circuler de l’air chaud dans les pales. Dans ce cas, les glaçons vont fondre, mais malheureusement, cette solution dépense beaucoup d’énergie pour chauffer et faire circuler l’air chaud. Pour cette raison, l’exploitant préfère ne pas utiliser le mode automatique « dégèle des pâles » et une personne habitant la région, vient enclencher manuellement cette fonction seulement si besoin.

En Suisse, il est possible, mais très difficile d’implanter une éolienne. La société Mont-Soleil a donc investi pour faire du repowering: démonter quelques petites éoliennes pour les remplacer par des plus hautes et donc plus puissantes (V112 possèdent une puissance de 3,3 MW). Plus on monte en hauteur, moins il y a de turbulences, plus le vent est régulier et fort. Les anciennes éoliennes ont pu être revendues et tournent aujourd’hui sous d’autres latitudes (Biélorussie, Kazakhstan)
A noter qu’une éolienne est facilement démontable si l’on en a plus besoin.

Photovoltaïque
La centrale photovoltaïque est composée principalement de panneaux Siemens qui sont posés directement sur le terrain (via support). Visiblement ceci n’empêche pas l’herbe de pousser et les moutons de brouter à l’ombre des panneaux.
La production photovoltaïque est d’environ 600’000 kWh par année ce qui correspond à environ la consommation de 160 ménages. Elle comporte 10’560 panneaux Siemens M55 (de 55Wp), ce qui équivaut à une puissance totale de 10’560×55=580’800Wp (580kWp). Pour la petite histoire, ces panneaux sont les mêmes que ceux utilisés sur notre table solaire (panneaux récupérés pour 10.-CHF sur le toit du théâtre de Vidy Lausanne. A l’époque, en 1992, Siemens les vendait 800.-CHF/panneau (un rabais de quantité a baissé le prix à 400.- CHF).
La très bonne nouvelle est que cette centrale électrique avait été construite pour une durée de 20 ans, mais après 25 ans on constate que le rendement est encore excellent. La durée de vie de ces panneaux est donc estimée aujourd’hui plus à 20 ans, mais à 40 ans ! Les pièces un peu moins immortelles sont les onduleurs et les plastiques/gaines des câbles électriques, mais ça se change sans problèmes.

Encore quelques photos souvenirs de cette belle journée et merci à la société Mont-Soleil

 

      

Augmenter le rendement de panneau solaire photovoltaïque

Voici un lien sur un article de l’EPFL qui nous explique que des chercheurs ont réussi à augmenter le rendement des cellules solaires en silicium cristallin en plaçant les contacts derrière la cellule. Du coup, ça augmente la surface utile et le rendement a dépassé 23% en laboratoire.

https://actu.epfl.ch/news/procede-simplifie-pour-creer-des-cellules-solaires/

 

Simple processing of back-contacted silicon heterojunction solar cells using selective-area crystalline growth“. Andrea Tomasi, Bertrand Paviet-Salomon, Quentin Jeangros, Jan Haschke, Gabriel Christmann, Loris Barraud, Antoine Descoeudres, Johannes Peter Seif, Sylvain Nicolay, Matthieu Despeisse, Stefaan De Wolf & Christophe Ballif

Nature Energy 2, Article number: 17062 (2017)

 Arrière de la cellule solaire (sur une plaquette de silicium plus grande), avec les contacts positifs et négatifs. Avant de la cellule sans aucun ombrage.

G: Arrière de la cellule solaire (sur une plaquette de silicium plus grande), avec les contacts positifs et négatifs. Dr: Avant de la cellule sans aucun ombrage.

Nant de Drance

L’hydro-électricité représente aujourd’hui en Suisse 60% de la production électrique totale. Sans diminuer notre consommation électrique, en débranchant nos centrales nucléaires sans acheter notre courant ailleurs, la Suisse devra réaliser des centrales solaires et des installations de pompage et turbinage hydro-électrique, explications :

Dans la première période du cycle, l’eau se trouvant dans le lac supérieur est turbinée dans le lac inférieur, puis elle est pompée de ce lac vers le haut.

Le pompage, turbinage hydro-électrique est un système qui permet de stocker la source d’énergie et de moduler la production d’électricité en fonction des besoins et des prix du marché. L’électricité est « stockée » à travers à l’eau et à la gravité (énergie potentielle) qui est placée à une hauteur utile. Lorsque que l’eau est pompée elle acquière une certaine hauteur (énergie potentielle), qui peut être restituée au moyen du turbinage et ainsi de suite au grès de l’offre et de la demande en énergie du réseau. Le système a l’avantage d’une grande modulation de puissance et une réversibilité rapide, bref une grande flexibilité. Hélas, le système n’est pas sans pertes d’énergie car la conversion de l’énergie potentielle en électricité et vise versa a un rendement d’environ 75%. Nous pouvons dire que le système a 25% de pertes principalement par échauffement (frottements) et effet joule.

 

Le projet en quelques mots :

  • La société Nant-de-Drance appartient à quatre actionnaires : Alpiq, CFF, IVB, FMW.
  • Le chantier de Nant-de-Drance a nécessité le percement de tunnels d’accès de 7.5 kilomètres, dont un particulier sous le lac inférieur, percé en spirale.
  • Les turbines sont alimentées par deux puits verticaux de 425 mètres de hauteur et de 7 mètres de diamètre.
  • Le débit maximum de turbinage est de 360 [m3/s].
  • Une puissance de 900 [MW] (6*150).
  • Début du chantier a commencé en 2008 et la première production électrique est prévue pour début 2019.
  • Le vieux barrage du vieux Emosson (1955) a été surélevé de 20 mètres, barrage doubles voûtes de 75 mètres de hauteur (alt. 2225m).
  • Deux prises d’eau on été construite en haut et dans le barrage du bas.
  • Le projet n’a aucun impact visuel à part le rehaussement du barrage.

 

L’objectif de Nant-de-Drance est le pompage lorsqu’il y a peu de courant consommé sur le réseau et beaucoup de production (solaire par exemple) et lorsque la demande en courant est forte le mode turbinage est enclenché afin de stabiliser le réseau.

Visite d’une « petite » centrale hydraulique dans le val d’Illiez.

Dans le cadre d’une visite organisée par TrackoWatt, nous nous sommes rendus, le dimanche matin 28 août, dans le village de Val d’Illiez (45 min de voiture depuis Vevey). Nous étions 11 personnes.
Sur place, nous avons été accueillis par Pierre-Alain Galé. Ingénieur civil et entrepreneur diplômé, celui-ci a quitté il y a quelques années la direction de l’entreprise Bertholet+Mathis SA pour se consacrer pleinement à la petite hydraulique (cf.  Gasa SA). Il n’y avait donc pas plus compétent pour nous expliquer le fonctionnement de cette centrale pour laquelle il s’est largement investi pour sa construction. Voici quelques souvenirs en photos (cliquez dessus pour avoir une meilleure résolution):

 

La Pelton 850kW usinée à Yvorne par “Attelier de mécanique Nicollier” :

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L’alternateur made in Switzerland, un des derniers 🙁 , on devine un des 4 injecteurs :

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Partie théorique :

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L’arrivée de l’eau, juste avant la turbine :

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Transformateur :

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Quelques mesures :

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Prise d’eau :

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Le Clou de la visite! Monsieur Galé nous a fait une démonstration de mise en service. Il a donc stoppé la turbine et l’a redémarrée. On entend dans la vidéo suivante un Pâ! ou un Tak! qui signifie que la turbine tourne à la bonne fréquence (50Hz) et donc qu’elle qu’elle se connecte au réseau électrique! et Tak!

 

Les cellules Graetzel

Mardi 10 mai 2016, TrackoWatt a organisé une conférence sous le thème de

“Les cellules photovoltaïques… vues du côté du chercheur…”

La conférencière, Le Dr. Anne-Sophie Chauvin, nous a captivés pendant plus d’une heure, sans compter la partie pratique consistant à fabriquer nos propres cellules solaires de type Graetzel. En voici un bref résumé :

  • On estime que nos besoins énergétiques vont doubler d’ici 2050
  • Nous avons donc besoin de trouver de nouvelles sources d’énergie, respectant notre environnement. Le soleil est pour notre planète une très grande source d’énergie. Le soleil fabrique son énergie par la fusion.
  • Si nous arrivions à reproduire la fusion sur Terre, nous aurions alors une grande source d’énergie « propre » à disposition. Malheureusement, nous n’arrivons pour le moment pas à maîtriser cette réaction. Nous cherchons donc un moyen simple de profiter de l’énergie du soleil arrivant sur notre planète via son rayonnement.
  • Le Prof. Michaël Graetzel a trouvé une solution pour transformer le rayonnement solaire en électricité en étudiant ce que fait la nature. En effet, les plantes transforment l’énergie provenant du soleil en énergie utile pour la plante via ce qu’on appelle le principe de la photosynthèse. Les cellules photovoltaïques de type « Graetzel» fonctionnent donc sur le même principe. La chlorophylle est remplacée par un colorant.
  • Quelques avantages des cellules Graetzel par rapport aux cellules au silicium (monocristallin, poly cristallin, amorphe…) :
    – coût de production moins élevé
    – technologie de fabrication simple
    – éléments utilisés trouvés en abondance sur terre
    – transparence des cellules (teintées suivant colorant utilisé pour  sa fabrication)
    – sensible au rayonnement direct et indirect
    – capte la lumière depuis devant et derrière la cellule
    – gros potentiel pour les architectes (esthétique, vitrage, façade…)

 

  • Mais aussi aujourd’hui encore quelques désavantages : stabilité de la cellule en fonction de la température ou des années et rendement un peu plus faible (->15%) que les cellules mono et poly cristallines. Il est à noter que le rendement plus faible n’est pas un critère essentiel pour le choix de la technologie des cellules. En effet il vaut mieux des cellules photovoltaïques qui peuvent être facilement fabriquées, ayant un cycle de vie favorable (énergie grise) et un rendement acceptable, plutôt que des cellules très techniques avec un cycle de vie défavorable (énergie grise) et un meilleur rendement. On peut dire cela car la surface à disposition sur la Terre est largement suffisante pour installer des cellules photovoltaïques.

 

Comme je le disais, nous avons passé à la pratique en fabriquant 3 cellules de couleurs différents puisque nous avons utilisé trois colorants différents (cynorhodon, framboise et ???). Voici la méthode de fabrication d’une cellule de type Grätzel artisanale :

 

  • Deux plaques de verres avec un traitement de surface de manière à que l’une des deux faces soit conductrice
  • On dépose sur une des deux plaquettes (côté conducteur) une mince couche d’oxde de Titane de couleur blanche (TiO2, semi-conducteur). Cette étape était déjà préparée (via un procédé de coating). Cette plaque sera la cathode (-, électrode négative)
  • On trempe la plaquette de verre recouverte de TiO2 dans une liquide coloré (thé de cynorhodon par exemple) de manière à que l’Oxyde de Titane absorbe du colorant.
  • Il reste à créer l’anode (+, électrode positive). Pour ce faire, on dépose du graphite sur la face conductrice du verre à l’aide d’un crayon gris. Le rôle du graphite accélère le passage des électrons.
  • Avant de rassembler l’anode et la cathode, on y ajoute une petite goutte de solution à base d’Iode (pour faciliter le passage des électrons d’une plaque à l’autre).Le tout est testé en faisant tourner un petit moteur et ça fonctionne !

Si vous désirez vous-même en fabriquer, il existe des Kit, comme ici

Si vous désiriez voir un petit reportage sur le Prof. Graetzel, c’est ici

 

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Un PV spécial qui récupère aussi l’énergie de la pluie

La pluie est normalement le pire cauchemar des PV, mais une équipe de scientifiques chinois pourrait en faire un puissant allié. Ils ont développé une cellule solaire avec une couche de graphène qui récolte l’énergie des gouttes de pluie

http://www.engadget.com/2016/04/11/solar-cell-generates-power-from-raindrops/

 

Une voiture presque solaire.

C’est l’histoire d’une voiture à essence, parquée sur les hauts de Lausanne, le long d’une route bien ensoleillée.

Le problème :

Cette voiture ne bouge que rarement et sa batterie n’est pas en très bon état, si bien qu’à chaque fois qu’il s’agit de l’utiliser, la batterie est vide et donc la voiture ne démarre plus.

Les solutions :

1) Trouver un gentil automobiliste, d’accord de ponter sa batterie avec celle défectueuse (pas toujours facile à trouver)
2) Remplacer la batterie par une neuve (trop facile)
3) Simplement récupérer un panneau photovoltaïque sur le toit du théâtre de Vidy, acheter un « régulateur de charge » et brancher le tout sur l’allume-cigare.

Bien entendu, un membre de TrackoWatt a choisi la 3ème solution, et ça fonctionne!

L’apport en énergie suffit à maintenir la charge de la batterie entre deux utilisations de véhicule. Résultat, jusqu’à 1.156A de courant de charge en plein soleil :-). Comme nous le voyons sur la caractéristique ci-dessous, la puissance du panneau (P=UxI) diminue en fonction de la température de celui-ci. Autrement dit, le rendement du panneau diminue lorsque la température augmente.

Un peu de technique:

câblage:
Utilisez un câble de section adaptée aux caractéristiques actuelles du régulateur de charge. Par exemple, pour une longueur de câble de 10m,  6 mm² pour 10 A, 5 mm² pour 8 A, 4 mm² pour 6 A, 3 mm² pour 5 A.
Un fusible externe complémentaire de 20 A doit être raccordé au câble de raccordement de la batterie, à proximité du pôle de cette dernière. Ce fusible externe permet d’empêcher tout court-circuit sur les câbles. Dans notre cas, le fusible de 20A n’est pas utile car il existe déjà entre la batterie et l’allume-cigare. Il faut être ici attentif au fait que sur ce modèle de voiture, l’allume-cigare fonctionne lorsque la clef de contact n’est pas présente.

Caractéristiques du PV:

voir ici (Siemens SM55)

SM55

 

Voici à quoi ça ressemble VoiturePV

ampere

RegCharge

 

à voir aussi: Le site de Sergent Brico

 

 

 

 

 

 

 

 

La maison “Clé de Sol” de Monsieur et Madame Guisan

16 membres de Trackowatt se sont retrouvés le mardi 15 septembre à 17h chez la Famille Guisan (http://www.cledesol-fog.ch/) . La visite guidée par Monsieur Guisan a duré presque 2 heures. Les enfants ont tout de suite apprécié le jardin, l’étang, le petit ruisseau et la situation géographique hors du commun de cette belle villa.

Ici, tout est réfléchi pour être le plus simple possible techniquement et avoir un minimum d’impact sur son environnement.

En bref, je retiens:

1) Chauffage dû en grande partie au vitrage et l’orientation judicieuse de la villa (énergie solaire passive).

2) Pistons thermiques (utilisés par exemple dans des serres d’horticulteur) qui ouvrent automatiquement les fenêtres d’une véranda lorsqu’il fait trop chaud. Tout ça sans électricité.

3) Matériaux de construction nobles. Beaucoup de bois, pierre, utilisation de teinture naturelle à la place de solvants et autres. Des panneaux en terre sèche remplacent avantageusement le crépis intérieur.

4) Toilettes sèches pas si rébarbatives. Jamais de mauvaises odeurs car la ventilation de la salle de bain se fait via les toilettes. En plus, cela fourni chaque année un engrais naturel pour le potager.

5) Panneaux solaires thermiques fonctionnant sans circulateur (i.e. sans pompe électrique) car positionné en dessous du réservoir d’eau chaude. La circulation se fait simplement par convection. Eh oui, l’eau chaude  monte toute seule puisqu’elle est plus légère que l’eau froide  (>~4°C)

6) Quelques panneaux solaires photovoltaïques pour la production d’électricité.

7) Des systèmes pour limiter les champs électro-magnétiques. Position de la maison aussi en fonction des champs telluriques.

Voilà une maison où j’aimerais bien habiter!

Cette maison fonctionne parfaitement depuis 1999. C’est donc possible? 🙂

 

sur le même sujet:    Construire-Vivre-Respecter

 

Coopérative Eco Energie Etoy : 20 ans de production d’énergie renouvelable

Le jeudi 7 mai, nous nous sommes rendus à Genève à l’UNI Batelle pour suivre une conférence de Lolvé Tillmanns. Elle nous à présenté EEE (Eco Energie Etoy)

C’est une coopérative agricole qui désire être acteur dans les énergies renouvelables. Pour ce faire, elle offre aujourd’hui la possibilité à ses membres de mettre du solaire sur leurs toits, sans investir et sans devoir se soucier de l’installation d’un point de vue administratif ou technique. L’installation solaire appartient à  la coopérative, qui verse un loyer à  l’agriculteur. Ses membres, possesseurs de parts sociales, peuvent également consentir des prêts à la coopérative. La durée du contrat liant EEE à l’agriculteur louant sa toiture s’élève à 30 ans. L’agriculteur recevra, par année,  2.50 francs par mètre carré de panneau photovoltaïque.Historiquement, EEE a, dès 1995 et pendant 17 ans, transformé des graines de colza en carburant pour les véhicules. La fabrication de ce biodiesel générait une grande quantité de tourteau, riche en protéines et en Oméga 3, destiné à l’alimentation du bétail. Fin 2012, la décision politique de taxer le biodiesel a contraint EEE à cesser sa production. Les sociétaires ont alors décidé de se tourner vers la production d’électricité.