Maîtrise de l’Énergie & Énergies renouvelables

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Le chauffe-eau solaire

De l’eau chaude grâce au soleil

L’énergie solaire est disponible partout, elle est encore plus présente en Guyane ! Non polluante, gratuite et simple à transformer, c’est l’énergie renouvelable la plus facilement utilisable par les particuliers.

Grâce au rayonnement du soleil, un chauffe-eau solaire permet de chauffer l’eau pour la douche, la vaisselle, la machine à laver …

Installé sur le toit, en général sans besoin de renforcer la toiture, le chauffe-eau solaire capte et emmagasine la chaleur du soleil.

Outre les systèmes de climatisation et de production de froid, très gourmands en électricité, le chauffe-eau électrique participe amplement à la croissance rapide des consommations électriques.

Ainsi, selon des études menées par l’ADEME et EDF en Guyane, la part du chauffe-eau représente près de 15% de la facture d’un logement individuel non-climatisé, et de 5 à 10% de la facture d’électricité des établissements hôteliers. C’est une solution coûteuse et peu environnementale.

Le chauffe-eau solaire est une alternative à ce problème.

Les différents chauffe-eau solaire

On trouve trois types de modèle en Guyane :

  • L’autostockeur :

Il est composé d’un ballon de stockage peint en noir intégré dans un caisson aux parois intérieures réfléchissantes et recouvert d’un vitrage. Les parois réfléchissent les rayons du soleil vers le ballon qui absorbe la chaleur, chauffant l’eau qu’il contient.

  • Le système monobloc :

Il est composé d’un capteur solaire et d’un ballon de stockage. Le capteur solaire est un panneau vitré permettant de chauffer l’eau. Par « thermosiphon », l’eau chaude monte naturellement vers le ballon de stockage.

  • Le système à éléments séparés :

Le capteur solaire et le ballon de stockage sont séparés. Cette conception permet de placer le ballon dans les combles ou dans le logement. L’intégration sur la toiture de la maison est plus esthétique.

Même en saison des pluies un chauffe-eau est efficace car il y a toujours du rayonnement solaire diffus qui traverse les nuages pour chauffer l’eau. De plus, un ballon de stockage permet de conserver l’eau chaude pendant plusieurs jours. Un chauffe-eau électrique d’appoint peut éventuellement être optionnel.

Le photovoltaïque

Fonctionnement du photovoltaïque

Un module photovoltaïque transforme la lumière du soleil pour produire de l’électricité. Il offre de nombreux avantages : réduction des gaz à effet de serre, économie sur la facture d’électricité, production directe sur le lieu de consommation… Modulable et fiable, il ne nécessite très peu d’entretien !

sans_titre-1L’énergie solaire photovoltaïque est utilisée en Guyane depuis maintenant de nombreuses années pour électrifier les sites isolés, comme les carbets en forêt par exemple.

Son développement en système raccordé au réseau est encore très marginal, pourtant cette technologie connaît une forte croissance à travers le monde.

Installés sur le toit ou sur des structures au sol, les modules photovoltaïques produisent de l’électricité.

L’onduleur permet de normaliser l’électricité solaire produite. Il transforme l’électricité créée par les modules en courant utilisable par nos appareils électriques.Il n’est pas indispensable que le soleil soit visible pour qu’un panneau solaire photovoltaïque fonctionne. Le rayonnement diffus provenant des nuages est aussi utilisé pour produire de l’électricité solaire. Le rendement du panneau est proportionnel à la luminosité extérieure perçue.

Il existe différents modes de pose des modules. Il est possible de les installer sur des structures au sol, de les accrocher à un mur ou de les fixer sur la toiture.

Vous pouvez les intégrer au bâti : intégré en toiture, brise soleil, façade, verrière, garde-corps, allège…
Les modules doivent êtres inclinés au minimum de 15° pour évacuer l’eau de pluie et les saletés.

La productivité d’une installation solaire photovoltaïque dépend de plusieurs facteurs :

  • L’orientation du toit ou de l’installation solaire.
  • L’inclinaison de l’installation.
  • La présence ou non d’ombres portées, qui ont un impact sur le rendement de l’installation. Il faut donc vérifier qu’aucun câble électrique, poteau ou végétation ne vienne gêner la lumière du soleil.
  • Les valeurs locales de rayonnement.
  • Les conditions météorologiques.

Il y a 3 types de panneaux photovoltaïques :

  • Les panneaux solaires monocristallins sont les panneaux qui ont les taux de rendement les plus élevés. Leur cycle de fabrication est très complexe, ils coûtent donc relativement cher par rapport à leur gain de productivité.
  • Les panneaux solaires amorphes (ou micro amorphes) ont des taux de rendement plus faibles mais sont plus actifs par faible luminosité (temps couvert, ombre). Ils coûtent moins cher, mais produisent largement moins d’énergie que les panneaux cristallins.
  • Les panneaux solaires poly cristallins (ou multi cristallins) permettent d’avoir un ratio coût/productivité le plus attractif. C’est la raison pour laquelle une grande majorité des installations utilisent actuellement ce type de panneaux.

L’achat d’une installation photovoltaïque ouvre droit à un crédit d’impôt de 50 % ! Renseignez-vous auprès du Point Information Énergie ou de l’ADEME…

Raccordé au réseau

Votre maison est raccordée au réseau électrique EDF. Vous pouvez installer des modules photovoltaïques pour produire de l’électricité et la revendre à EDF.

_mg_0118Grâce à un système de double compteur, vous ne payez que ce que vous consommez et la totalité de l’électricité produite par les modules est revendue.
Ce système n’a plus besoin de batteries car il utilise l’électricité du réseau la nuit.

L’installation d’un système photovoltaïque raccordé au réseau ne répond donc pas à un impératif d’électrification, mais au projet personnel du propriétaire du site, désirant profiter d’un système 100% propre et fiable, pour améliorer le bilan énergétique de son bâtiment.

Le bâtiment, autrefois enveloppe passive, devient actif et producteur d’énergie.
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En Guyane, l’électricité vendue par EDF est à environ 10 cts/kWh. EDF a l’obligation de racheter l’électricité fourni par les modules à 40 cts/kWh, ou 55 cts/kWh si les panneaux photovoltaïques sont intégrés en toiture. Grâce à ce système, l’installation est amortie en moins de 10 ans, ensuite elle devient rentable !

Avec un système raccordé réseau de 3 kWc, la revente de l’électricité à EDF permet largement de compenser sa consommation et permet même de gagner de l’argent !

En site isolé

Si votre maison est en site isolé, c’est à dire à plus de 300 mètres du réseau EDF, le raccordement peut devenir trop coûteux. Vous aurez alors recours à une installation photovoltaïque. La maison devra être autonome en énergie.

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L’installation se raccordera sur un régulateur, et sera équipée de batteries pour stocker l’électricité produite pendant la journée. Ces batteries fourniront l’électricité à la maison la nuit et les jours sans soleil.

Le régulateur mesurera en permanence la tension des batteries et gérera l’apport de courant des modules photovoltaïques.
Les batteries seront reliées à un onduleur, qui transformera le courant continu des batteries en courant alternatif.
Un groupe électrogène d’appoint peut être utile, pour les périodes sans soleil prolongées.

Il est préconisé de minimiser autant que possible la distance du câble reliant le régulateur aux batteries et du câble reliant les batteries à l’onduleur, afin d’éviter les déperditions d’électricité.

En général, les entreprises de photovoltaïque louent ce type d’installation et se chargent de la maintenance. Vous ne payez alors qu’un forfait à l’entreprise.

Avant de vouloir électrifier un site isolé, il est indispensable de bien recenser les besoins du site de manière à adapter la production. Quels appareils électriques seront utilisés ? Combien de temps par jour ? Combien de jour par an ? Cette étude permet d’une part de réguler le système, d’autre part de limiter les consommations au strict nécessaire afin que le dimensionnement du système photovoltaïque soit réalisé au plus juste.

Par ailleurs, la mairie doit impérativement délivrer son autorisation pour l’électrification d’un site. C’est donc elle qui doit être contactée en premier.

L’électrification d’une résidence principale, d’un bâtiment à usage professionnel ou à vocation touristique peut bénéficier d’aides financières.

En effet, en Guyane, l’ADEME et EDF ont mis en place une procédure d’aide appelée « défiscalisation ». L’ADEME et EDF versent directement leur aide à l’entreprise qui vous en fait bénéficier.

Pour en savoir plus, vous pouvez consulter le site de l’ADEME Guyane :
http://www.ademe-guyane.fr/index.php?action=58

La centrale hybride de Kaw

Depuis sa première mise en service, la centrale de Kaw reste un cas unique : elle est la plus grande centrale photovoltaïque autonome en site isolé du monde.
Première installation photovoltaïque centralisée en France avec 35 kWc, la centrale de Kaw était à la date de son implantation, en 1983, un exemple novateur et précurseur en matière de production d’énergie renouvelable.
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Situation géographique

Située à environ 80 km au Sud-Est de Cayenne, la réserve naturelle de Kaw-Roura, crée en 1998, est exceptionnelle par son étendue et par la richesse de sa biodiversité.

C’est la deuxième plus grande réserve naturelle de Guyane (94700 hectares). La réserve se compose de deux entités biogéographiques : la montagne de Kaw et la plaine, constituée par différents milieux tels que marais, criques, rivières, mangroves et vasières.

En lisière de la réserve, uniquement accessible par voie fluviale, se trouve le village de Kaw, qui appartient à la commune de Régina. Une cinquantaine d’habitants y résident, vivant essentiellement d’activités traditionnelles, telles que la pêche, l’abattis, l’élevage de zébus, et occasionnellement de la chasse et la vannerie.

La relance de la centrale solaire hybride de Kaw

Après 20 ans de production et une mise en sommeil entre 2003 et 2009 (relayée uniquement par des groupes électrogènes), les partenaires du Programme Régional pour la Maîtrise de l’Énergie (PRME) ont proposé à la commune de Régina une nouvelle centrale, plus moderne, plus puissante et répondant aux exigences d’un développement géré et durable, l’installation étant implantée au cœur de la réserve naturelle de Kaw.

Ainsi, en septembre 2009, la commune de Régina et le PRME ont inauguré la remise en service de la plus grande centrale photovoltaïque en site isolé du monde, exploitée par EDF Guyane.

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Dite «hybride», cette centrale électrique associe deux champs photovoltaïques de haute technologie d’une puissance totale de crête de 100 kWc (contre 35kWc en 1983) à deux groupes électrogènes de 80 kVA chacun, pour l’appoint à l’énergie solaire qui, par définition, ne peut être produite que dans la journée.

La durée de fonctionnement du groupe électrogène est liée à l’ensoleillement de la journée et à la consommation journalière.

La mise en place de la centrale hybride permet de diviser par trois, au moins, la consommation de gasoil du groupe.

Ce système permet d’assurer l’autonomie énergétique des 25 foyers du village en consommant le moins de gasoil possible.

La grande force de ce système est qu’il reste modulaire, on peut ajouter des batteries, des panneaux, mettre un groupe plus puissant et adapter l’unité de production en fonction de la demande. Grâce à cette modularité, les pannes d’un élément, même si elles limitent l’énergie produite ou stockée, n’entraînent pas de black-out : le groupe tournera un peu plus longtemps, le temps qu’un technicien intervienne.

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Le système hybride photovoltaïque/gasoil assure un compromis pour bénéficier à la fois des atouts du groupe électrogène et du photovoltaïque tout en minimisant leurs inconvénients. Ce couplage offre de nombreux avantages, notamment :

  • la diminution des nuisances sonores garantissant ainsi le confort des habitants, le groupe ne fonctionne pas après 22h.
  • l’amélioration de l’autonomie énergétique du site, en cas de mauvais temps, la centrale thermique tourne un peu plus longtemps et évitant ainsi les ruptures d’approvisionnement en électricité.
  • la réduction de la consommation de carburant fossile et donc de la production de gaz à effet de serre par les groupes électrogènes.

La maîtrise de l’énergie

EDF et ses partenaires du PRME ont mis en place une série de mesures incitatives pour sensibiliser les habitants de Kaw à la maîtrise de l’énergie, notamment à l’acquisition d’équipements performants.

En effet, il a été décidé de mener à Kaw une démarche de maîtrise de l’énergie de grande ampleur.
Elle a consisté à :

  • établir un diagnostic des consommations.
  • informer sur les bons gestes.
  • réduire les consommations par substitution de matériels plus performants (avec participation financière des bénéficiaires à travers un “contrat MDE”).
  • proposer par anticipation de nouvelles solutions de confort.

Trois niveaux d’intervention ont été proposés :

  • un niveau bas avec fourniture de lampes basse consommation (LBC) en remplacement des ampoules à incandescence.
  • un niveau moyen avec fourniture d’appareils de froid de classe A++ en remplacement des anciens équipements.
  • un niveau haut, avec amélioration du confort thermique des maisons par des solutions bioclimatiques (protection solaire par pose d’isolant et ventilation par brasseur d’air) et pose de chauffe-eau solaire.

Un chantier exemplaire

Opérationnelle depuis juin 2009, la centrale de Kaw aura nécessité 9 mois de travaux en continu. Pour ce chantier d’envergure et malgré les contraintes liées aux difficultés d’approvisionnement ou à l’éloignement, les moyens mis en œuvre ont été à la hauteur des attentes du maître d’ouvrage et des principes du PRME. Durant tout le chantier, le village n’a connu que deux coupures, annoncées, d’une durée maximale de 5 heures.

Qu’il s’agisse de l’unité de production avec un système de ventilation naturelle pour le bâtiment principal, une protection des groupes et de la zone de stockage du carburant ou du recyclage des matériaux de l’ancienne unité de production, le chantier de la nouvelle usine de Kaw s’est voulu exemplaire.

Le bâtiment principal a été conçu avec des principes bioclimatiques : une ventilation de la toiture permet une meilleure aération des installations.

Outre le parc complet des batteries qui a été acheminé vers la métropole pour un recyclage, l’ensemble des anciens panneaux a fait l’objet d’une reconversion à destination, notamment, d’établissements scolaires de Guyane.

Pour en savoir plus :

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L’énergie éolienne

Une éolienne permet de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique.

L’énergie éolienne est aujourd’hui l’énergie propre la moins coûteuse à produire, ce qui explique l’engouement fort pour cette technologie. Après un développement principalement terrestre, il semblerait que le futur de l’énergie éolienne se joue en mer où des monstres de plusieurs mégawatts commencent à émerger.
Les éoliennes sont utilisées pour produire de l’électricité qui est consommée localement (sites isolés), ou injectée sur le réseau électrique (éoliennes connectées au réseau).

Pourquoi l’éolien ?

450eolienneLa consommation croissante de nos ressources énergétiques (pétrole, gaz, charbon, etc.) entraîne aujourd’hui des dysfonctionnements majeurs. Une trop grande dépendance énergétique des pays peuvent augmenter leurs prix de manière soudaine (comme lors des deux chocs pétroliers en 1973 et 1979). Les ressources fossiles sont limitées et seront bientôt épuisées. Il importe de cesser leur surconsommation. Par ailleurs, la combustion de ces ressources fossiles génère des pollutions (émissions de gaz à effet de serre) responsables du dérèglement climatique.
Ce constat impose une prise de conscience de l’ensemble des décideurs politiques, des industriels et des citoyens afin de favoriser la mise en place de nouveaux moyens de production d’énergie, plus propres et respectueux de l’environnement.
En associant le développement des énergies renouvelables (soleil, vent, biomasse, etc…) aux économies d’énergie, il est possible de lutter contre l’effet de serre et le changement climatique.

Quelle quantité d’électricité produit une éolienne ?

Une éolienne d’une puissance de 2 Mégawatts produit annuellement environ 4400 Mégawattheures, soit la consommation électrique d’environ 1500 logements en Guyane.

Quelle est la durée de vie d’une éolienne ?

Une éolienne moderne est conçue pour fonctionner pendant environ 120 000 heures durant ses 20 années de durée de vie. A titre de comparaison, cette durée est largement supérieure à celle d’une voiture qui n’est que de 4 000 à 6 000 heures.

Les éoliennes réduisent-elles les émissions de gaz à effet de serre ?

Le Réseau de Transport de l’Électricité a confirmé dans son bilan prévisionnel 2007 que l’électricité éolienne injectée sur le réseau se substitue à la production des centrales traditionnelles, ce qui évite la production de gaz à effet de serre ou de déchets nucléaires.

Combien coûte une éolienne ?

Les coûts de fabrication, de transport et de construction d’une éolienne se chiffrent entre 1 et 1,3 million d’euros par mégawatt.

Avantages de l’énergie éolienne

C’est une source d’énergie renouvelable et inépuisable, non polluante et avec un faible impact sur l’environnement.
Elle a également les avantages suivants :

  • Création d’emploi : l’entretien d’un parc éolien crée un seul emploi, mais l’étude, la fabrication, le montage et la maintenance d’un projet éolien génère plusieurs dizaines d’emplois. Le secteur étant en expansion, il y a là une source de nouveaux emplois non négligeables.
  • Un autre avantage pour la région, les taxes professionnelles et foncières payées par les exploitants du parc éolien.
  • Environnement : une éolienne ne produit aucun rejet nocif pour la santé et l’environnement, ni pour les riverains, ni pour les générations futures. Elle permet surtout de créer de l’électricité totalement propre.
  • Un autre avantage de cette énergie est que seulement 2 % du sol est requis pour les éoliennes lors de l’installation de grands parcs éoliens. Ainsi, toute la surface restante est disponible pour toute autre forme d’utilisation (exploitation agricole, élevage,…).
  • Attrait touristique : c’était au départ une conséquence qui n’avait pas été envisagée. Les touristes viennent parfois de loin pour observer et s’informer sur les éoliennes. Les retombées financières sur la région ne sont pas négligeables (hôtellerie, restauration).

 Inconvénients de l’énergie éolienne

  • Le principal inconvénient est le coût élevé d’un projet éolien (de l’étude à l’exploitation). Toutefois, cet aspect pourrait s’améliorer avec les économies d’échelle réalisées si l’éolien se développait un peu plus. Comparée à d’autres sources d’énergie, elles aussi très coûteuses et beaucoup plus polluantes, l’éolien a de quoi séduire.
  • Autre inconvénient, l’éolienne en fin de vie est démantelée et ne laisse aucune trace dans le paysage, sauf le socle en béton destiné à la stabiliser. Ce bloc est difficile à extraire de la terre, il reste donc enfoui à l’emplacement de l’éolienne.

Comment fonctionne une éolienne ?

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Une éolienne est un dispositif mécanique destiné à convertir l’énergie du vent en électricité. Elle est composée des principaux éléments suivants :

  • Un mât, haut d’une centaine de mètres en moyenne, qui soutient la nacelle afin que celle-ci puisse capter des vents plus hauts donc plus forts.
  • Une nacelle, située en haut de ce mât, qui comporte toute l’installation de production d’électricité.
  • Un rotor, auquel sont fixées les trois pales, qui entre en mouvement rotatif grâce à l’intensité du vent et fait ainsi tourner un arbre mécanique. Un multiplicateur augmente la vitesse de celui-ci, cette énergie est enfin convertie en électricité par une génératrice.
Le montage sur site d’une éolienne est une opération courte (une à deux semaines) mais complexe. Les principales étapes sont les suivantes :
  • L’aménagement des accès et de la plate-forme de montage.
  • La construction de la fondation qui supportera le poids de l’éolienne.
  • Le raccordement au réseau électrique.
  • Le montage de l’éolienne à l’aide d’une grue.

Les éoliennes sont dépendantes du sens et de la force du vent, certaines sont équipées d’un système orientant les pales dans le sens du vent. D’autres modèles comportent un frein pour ralentir la vitesse de rotation des pales lorsque le vent souffle trop fort. En effet, une vitesse de rotation trop importante pourrait endommager la structure.

A l’intérieur d’une éolienne

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1 : Rotor
2 : Pales
3 : Nacelle
4 : Mât
5 : Dispositif d’orientation de la nacelle
6 : Boîte de vitesse
7 : Frein
8 : Système de désenclenchement
9 : Boîtier électronique de contrôle
10 : Générateur électrique
11 : Anénomètre et contrôle de la direction du vent

Une éolienne produit de l’électricité lorsque la vitesse de vent se situe entre 3 mètres par seconde (force suffisante pour entraîner la rotation des pales) et 25 mètres par seconde. Lorsque ce dernier seuil de vitesse est atteint, un dispositif présent dans la nacelle se met alors en marche, celui-ci actionne le frein du rotor ainsi qu’une modification de l’inclinaison des pales, ce qui conduit à un arrêt de la machine tant que le vent ne faiblit pas.

Actionnées par le vent, les pales fixées sur le rotor entraînent une génératrice électrique installée dans la nacelle. Le courant ainsi produit, d’une tension de 400 à 690 Volts, est ensuite transporté par câble souterrain jusqu’au poste de livraison. Il y est élevé à une tension supérieure (20 000 V) afin d’être injecté sur le réseau national.

Aspects environnementaux

La prise en compte des impacts d’un projet éolien sur le milieu naturel et son environnement fait l’objet d’études approfondies réalisées par des bureaux d’études spécialisés et d’une concertation avec les associations de protection de l’environnement et les experts locaux.

L’avifaune

L’impact environnemental le plus souvent cité pour un projet de parc éolien concerne l’avifaune (oiseaux, chauves-souris, etc.). Le risque de collision n’est pas nul mais très faible pour les oiseaux, et il est avéré que les lignes électriques haute tension sont des facteurs de mortalité bien plus importants tout comme les surfaces vitrées ou les routes.

La faune sauvage

Pendant le chantier, les grands animaux peuvent éventuellement être dérangés. Dans les sites les plus sensibles, il est donc important d’organiser les gros travaux en dehors de la période de reproduction de la plupart des animaux.

Éoliennes et paysage

Les éoliennes de dernière génération sont des structures de grande dimension atteignant plus de 100 mètres de haut, elles ne peuvent donc pas être cachées ou dissimulées. Cet impact visuel est souvent ressenti comme une dégradation du cadre de vie. Un effort tout particulier est apporté à la prise en compte de l’intégration des parcs éoliens dans le paysage. Des paysagistes professionnels attachent une importance toute particulière à une conception préservant le patrimoine existant et les particularités du paysage d’origine.

L’implantation des éoliennes est aujourd’hui très encadrée. Les règles d’urbanisme et les servitudes techniques sont nombreuses et contraignantes. Le permis de construire délivré par le Préfet inclut l’avis de tous les services de l’état concernés, la conformité avec le Plan d’Occupation des Sols ou le Plan Local d’Urbanisme, l’avis du commissaire enquêteur, et enfin l’avis de la Commission Départementale des Sites, Perspectives et Paysages. De plus, les attentes des riverains sont largement prises en compte lors de l’enquête publique.

L’acoustique

Si le bruit a pu constituer un problème avec les éoliennes de «première génération» qui faisaient appel à des technologies aujourd’hui obsolètes, les émissions sonores des éoliennes modernes ont été réduites grâce à un certain nombre d’innovations technologiques :

  • Pour réduire le bruit aérodynamique (extrémité de la pale qui fend l’air), les pales ont été améliorées et leur conception se rapproche aujourd’hui de celle d’une aile d’avion très profilée.
  • Pour réduire le bruit mécanique au niveau de la nacelle, les constructeurs ont mis au point des engrenages plus silencieux, des arbres de transmission sur coussinets amortisseurs ou encore des nacelles capitonnées.

En s’éloignant de l’éolienne, le bruit s’atténue pour atteindre des niveaux d’environ 35 dB (A) à 500 m, ce qui correspond au volume sonore d’une conversation à voix basse.

Éoliennes et CO2

L’énergie éolienne contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, car son processus de production électrique ne génère ni déchet ni gaz à effet de serre.
Elle contribue également à l’indépendance énergétique du pays, car elle injecte sur le réseau l’énergie qu’elle a produit en convertissant la ressource naturelle du vent, disponible en quantité illimitée à l’échelle humaine.

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