Solaropac géothermie et solaire
- Permet d'augmenter le COP de 1 point (par exemple 5 à 6)
- Recharge la géothermie
- Chauffe la piscine l'été avec un COP de 7 environ
- remplace une partie des murs géothermiques (20%=
- Produit chaud le jour et du froid la nuit
Sommaire
Qu'est qu'une SolaroPac?
C'est principalement
- une pompe à chaleur géothermique
- des murs géothermiques entrés dans des tranchées
- des panneaux solaires non vitrés
- un kit de by-pass pour les panneaux solaires
- une domotique permet d'optimiser le tout
-
Retrouvez les composants d'une SolaroPac
Les composants d'une pompe à chaleur géothermiques sont très peu nombreux
- Etage géothermique avec une pompe de circulation et échangeur à plaque
- Étage chauffage avec pompe de circulation, échangeur à plaque et en option une résistance électrique
- Entre les 2: le compresseur R32
- Au dessus: la logique électrique câblée
Comment penser solaire avec une SolaroPac
Le solaire comme recharge des capteurs géothermiques pour réduire la taille de la géothermie
Le graphique suivant montre un cas extrême du profil de température avec un capteur géothermique sous dimensionné d'un facteur 2 pour exacerber le comportement de la température en sous-sol.
On commence avec une température proche de la température moyenne de la terre et plus on tire sur le mur géothermique, plus on va vers 0°c. Dès que l'on tire un peu moins, alors la température remonte.
A 0°c, le COP est à 4,5 et à 10°c, le COP d'une pompe à chaleur géothermique au R32 est à environ 5,7. 4,5, c'est toujours mieux qu'une pompe à chaleur aérothermique mais si on peut faire mieux, il ne faut pas s'en priver.
Pour permettre un meilleur rendement dan ce cas de géothermie sous dimensionnée, on peut ajouter des panneaux solaires qui permettront de
- augmenter la température en entrée de pompe à chaleur géothermique quand on utilise la pompe à chaleur quand il y a du soleil
- Assurer une bonne recharge de la terre quand la pompe à chaleur est à l'arrêt
C'est l'effet SolaroPac. En fin de journée, la température dans le mur géothermique baisse puis continue de baisser un peu durant la nuit. Dès le matin, alors que le temps était maussade ce jour la, la température dans le mur géothermique remonte jusqu'à augmenter au dessus de la température moyenne de la terre qui est de l'ordre de 13°c après arrêt du chauffage vers 14:00.
La géothermie pour booster la performance des panneaux solaire
La performance des panneaux solaires baisse quand on augmente la température du liquide chauffé. En utilisant des panneaux solaires non vitrés, ce phénomène est encore plus marqué.
Avec la Solarpac, on va garder les panneaux solaires froids, plus froid que l'air ambiant. Ainsi, on va:
- faire fonctionner les panneaux à la performance maximale. soit environ 75% de rendement
- Ajouter des calories de l'air ambiant pour environ 25% en plus
Ainsi, en pleine hiver, on aura des moments pendant lesquels les panneaux produiront plus que le maximum donné par le soleil.
Le solaire comme amélioration du rendement de la SolaroPac
Il y a un réel avantage à avoir une terre à 10-12° par rapport à 0°c en terme de rendement. Par contre, augmenter la température par exemple à 15°c ne va pas augmenter beaucoup plus le rendement qui est déjà très haut à 10°c
Le solaire est surtout intéressant pour conserver la température de la terre le plus proche possible de la moyenne annuelle plutôt que de la dépasser. Donc en recharge avec un déphasage de quelques heures
Un stockage à déphasage très intéressant mais limité dans le temps
Les tests de réponse thermique (TRT) qui consistent à quantifier les paramètres d'un capteur géothermique en envoyant de l'eau chaude montrent qu'en fin de test, la chaleur est vite repartie plus loin dans la terre. En 12 heures, on a déjà perdu la moitié de l'augmentation de la température créée pendant le TRT.
Avec les murs géothermiques, il faut utiliser le surplus de chaleur au dessus de la température moyenne de la terre dans les quelques heures (le soir après un stockage l'après midi)
Jusqu'à 50% de la ressource solaire pour une solaropac
Calcul des besoins en panneaux solaires et capteurs géothermiques
Le tableau ci-dessous montre l'insolation moyen journalier par mois pour la ville de Blois en kwh moyenne jour par m².
De Novembre à Février, on a une moyenne de 2 kwh/m²/jour.
Pendant cette période, on peut estimer la consommation moyenne d'une maison à 20 w/m²/heure. Soit pour une maison de 100 m² de 48 kwh.
Le rendement des panneaux sera certainement de l'ordre de 50-60% donc un panneau solaire de 1,6 m² va apporter 1,6 kwh/jour soit 3 à 4% du besoin.
Par contre, à partir de Mars et avant Novembre, l'apport sera X2 supérieur avec un besoin X2 moins important. Donc chaque panneau pourra apporter 16% du besoin.
On estime qu'une saison de chauffe va utiliser 1800 heures de pompe à chaleur et donc d'utilisation de la ressource géothermique.
SI on considère la période chauffe de 7 mois avec 3 mois représentant 60% de la consommation donc 60% des heures
L'utilisation d'un panneau solaire permettra d'économiser
- Décembre - Février : 1800 * 60 % = 1080 heures avec une réduction de 4% chaque mois: 920 heures
- Reste de la plage de chauffe: 1800 * 40% = 720 heures avec une réduction de 16% chaque mois: 600 heures
L'apport d'un panneau solaire permet de réduire de 280 heures équivalent capteur géothermique soit 15% de réduction.
Ainsi, avec 4 panneaux on devrait couvrir 50% de la géothermie pour 100 m². C'est bien mieux qu'avec un système traditionnel de chauffage solaire qui plafonne en général à 40% avec 15% de la surface habitable soit 15 m² de panneaux à comparer à 6,4 m² de panneaux pour pompe à chaleur géothermique.
Trouver le bon compromis entre solaire en géothermie avec la SolaroPac
Pour une maison de 100m² aux standards actuels d'isolation, il faut
- une pompe à chaleur géothermique de 4 kw
- 4 murs géothermiques coûtant environ 1500 € / mur soit 6000 € pour les 4 murs (hors frais annexes)
D'un autre côté, pour le solaire, il faut
- 4 panneaux pour couvrir 50% du besoins, @ 1000 € / panneau installé, cela fait 4000 € pour 50% de l'apport en énergie (hors frais annexes)
En fonction des contraintes de terrain, 3 scénarios ressortent
- La moins coûteuse : 4 murs géothermiques
- Un bon compromis avec 25% solaire et 75% de murs géothermiques soit 2 panneaux solaires et 3 murs géothermiques
- Un problème de place ? Alors du 50-50 pourra faire l'affaire.
Côté rendement, on a certainement le meilleur compromis avec 25% de solaire.
L'apport photovoltaïque pour la pompe à chaleur géothermique solaire
Le petit plus photovoltaïque est celui qui permet de booster la performance énergétique bien plus que d'augmenter encore plus le COP.
Une maison de 100m² va consommer par an environ 25 kwh/m² de chauffage et 25 kwh/m² d'ECS.
soit 50 * 100m²= 5000 kwh /an d'énergie à la maison. Avec un COP moyen (SCOP) de plus de 5, la pompe à chaleur géothermique va consommer 1000 kwh/an d'électricité. Un panneau solaire comme DualSun permet de produire environ et selon les régions environ 350 kwh d'électricité. Avec 2 panneaux, vous fournissez 70% de la consommation du chauffage + ECS. Le COP devient alors 16.
Les émetteurs dans la maison pour une SolaroPac
La SolaroPac, une combinaison de solutions "Solar Impulse"
Que ce soit les panneaux solaires ou les murs géothermiques, les solutions sont labellisées par la "Solar Impulse Foundation" qui valide des solutions permettant un réel gain pour le climat et l'écologie" tout en étant profitable et déployable à grande échelle.
Un banc de test SolaroPac permet de chauffer et rafraîchir nos bureaux
Nous louons nos bureaux, mais nous investissons pour réduire notre empreinte carbone
- Chauffage initial : grille pains
- 2018: production PV pour l'usine
- 2019 : passage à la PAC air-eau pour les bureaux
- 2020: passage à la PAC géothermique
- 2021: passage à la SolaroPac
Cela nous permet de tester différents types de panneaux solaires et mesurer l'impact des technologies sur
- le rendement de la pompe à chaleur assisté par le solaire
- le stockage en sol de l'énergie solaire
ET d'améliorer le fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques pour les passer en "thermofrigopompe" 4 tubes pour plus de confort et de rendement
Le panneau solaire pour SolaroPac "unboxed"
Le mur géothermique pour SolaroPac
La pompe à chaleur Nextherm que nous vendons est optimisée par nos oins pour un fonctionnement avec
Les 2 capteurs sont très compacts et nécessitent l'intervention de terrassiers (pas de forage) ce qui simplifie et raccourcit les délais
En général le travail peut être réalisé en 1 à 3 jours maximum en fonction de la taille de votre installation
