Le rendement d’un système énergétique de quartier à énergie solaire avec stockage saisonnier et à fraction de chauffage solaire élevée

Authors:

Bruce Sibbit, P.Eng, CanmetÉNERGIE

 

Doug McClenahan, P.Eng, CanmetÉNERGIE

 

Reda Djebbar, Ph.D., P.Eng, Member ASHRAE, CanmetÉNERGIE

 

Jeff Thornton, Thermal Energy Systems Specialists

 

Bill Wong, SAIC Canada

 

Jarrett Carriere, SAIC Canada

 

John Kokko, Enermodal Engineering

Date de publication : 19-12-2012

Vers le site web externe : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187661021201613X# ou http://www.dlsc.ca/reports.htm

Résumé

La collectivité à énergie solaire de Drake Landing à Okotoks (Alberta), au Canada, utilise un système à énergie solaire thermique avec stockage saisonnier par puits afin de chauffer 52 maisons individuelles économes d’énergie au moyen d’un réseau énergétique de quartier. Des systèmes de taille et de configuration semblables ont été construits en Europe; toutefois, il s’agit du premier système de ce type conçu pour répondre à plus de 90 % des besoins en chauffage de bâtiments par l’énergie solaire et le premier système à fonctionner dans un climat aussi froid (5 200 degrés-jours Celsius). Le rayonnement solaire est capté par des capteurs plans de 2 293 m2 installés sur le toit de chaque garage, puis stocké dans des puits souterrains. Lorsque l’on a besoin de celui-ci pour le chauffage individuel, il est extrait et distribué à chaque maison au moyen d’un système énergétique de quartier. Les chauffe-eau solaires installés dans chaque maison visent à combler plus de 50 % des besoins en eau chaude. La réduction annuelle des émissions de gaz à effet de serre qui découle de l’amélioration de l’efficacité énergétique et de l’approvisionnement en énergie solaire dépasse 5 tonnes par maison.

Le stockage saisonnier utilise environ 34 000 m3 de terre et un réseau de 144 puits avec un échangeur de chaleur à tubes en U. La configuration du système permet de maintenir le centre du terrain à la température la plus élevée afin d’optimiser la capacité thermique et les extrémités extérieures à la température la plus basse afin de réduire au minimum les pertes. Un système de stockage thermique à court terme composé de 240 m3 d’eau est utilisé pour relier les sous-systèmes de collecte, de distribution et de stockage saisonnier de la chaleur.

Le système a fait l’objet d’un suivi détaillé depuis sa mise en service en juillet 2007 afin de mesurer son rendement et d’améliorer le modèle TRNSYS utilisé dans sa conception. Une fraction de chauffage solaire de 97 % pendant sa cinquième année d’activité confirme de façon convaincante que l’objectif défini lors de sa conception, c’est-à-dire un taux de couverture de l’énergie solaire de plus de 90 % pendant la cinquième année, a été atteint. Le présent article décrit le système et son fonctionnement, présente le rendement mesuré sur 5 ans et compare ces résultats par rapport au rendement prévu par TRNSYS pour la même période.