Ce cours vise à :

• faire connaître la ressource solaire disponible pour les applications solaires;
• initier les étudiants au principe des capteurs solaires thermiques;
• faire découvrir les paramètres influençant le rendement des capteurs solaires thermiques;
• permettre aux étudiants de concevoir des systèmes solaires thermiques, circuit capteur et système de stockage;
• permettre d’évaluer la faisabilité économique des systèmes solaires.

Radiation solaire extraterrestre. Analyse de la ressource solaire en fonction de la situation géographique. Radiation directe et diffuse sur un plan horizontal et sur un plan incliné. Théorie des capteurs plans : énergie absorbée et calcul des pertes. Ballon de stockage et stratification. Types de capteurs : pressurisés versus capteurs par gravité. Systèmes à air. Conception des systèmes solaires : méthode f-chart et méthode du potentiel d’utilisation. Réfrigération solaire. Analyse de faisabilité économique : valeur actualisée nette et taux de retour sur investissement. Introduction aux capteurs photovoltaïques.

Séances de travaux pratiques : modélisation des systèmes solaires sur langage de programmation Matlab ou Python et utilisation de logiciels de simulation commerciaux pour l’analyse et la conception de systèmes complexes.

• Estimer la ressource solaire sur une surface inclinée;
• Modéliser les performances des systèmes solaires thermiques : caractéristiques des capteurs plans et des réservoirs de stockage;
• Connaitre les spécificités des capteurs photovoltaïque;
• Savoir utiliser les outils de conceptions et faire une analyse économique de systèmes solaires.

Applications dans le domaine du solaires thermiques : chauffage de l’eau chaude domestique, chauffage et réfrigération des bâtiments et aussi photovoltaïque: électricité.

• 3 h 30 de cours magistral par semaine (incluant une pause de 30 minutes) pour la présentation de la théorie et exemples d'exercice
• 6 h de travail personnel pour réaliser des exercices suggérés et obligatoires (devoirs et projet)
• 15 h encadrées pour aider à la réalisation du projet

Introduction (cours #1)

Ressource solaire (cours #1-4)

1. Introduction aux systèmes solaires
2. Radiation solaire sur plan horizontal
3. Radiation sur plans inclinés

Capteurs thermiques (cours #5-8)

1. Introduction : les différents types de capteurs
2. Capteurs solaires thermiques
3. Eléments constituant les systèmes solaires thermiques
4. Dimensionnement des systèmes solaires thermiques (f-chart Utilisabilité) 

Analyse économique (cours #9)

1. Introduction
2. VAN,CCV, TRI et RSI

Solaire photovoltaïque (cours #10-11)

1. Principe de la conversion photoélectrique
2. Structure d’un module complet
3. Structure d’une installation photovoltaïque

Climatisation solaire (cours #12)

1. Introduction et rappels de thermodynamique
2. Cycle de réfrigération à compression
3. Cycle à absorption
4. Autres types de cycles
5. Utilisation de cellules PV

Révision (cours #13)

N/A

Notes de cours ENR 835, Louis Lamarche/Didier Haillot

• Duffie, J.A., Beckman, W.A., «Solar Engineering of Thermal process », 4th Ed. Wiley, 2013.
• Goswami,Y, Kreith, F., Kreider, J.F., «Principles of Solar Engineering «, 2th Ed. Taylor and Francis, 1999.
• Kalogirou, S. «Solar Energy Engineering - Processes and Systems». 2nd Edition , Academic Press, 2014. 
• Walker Andy, « Solar Energy: Technologies and Project Delivery for Buildings » Wiley 2013.
• Weiss, W, «Solar Heating Systems for Houses », IEA, 2003.

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