Les panneaux solaires thermiques à air pulsé, actuellement fixes, sont appelés à entrer dans une nouvelle ère grâce à un système de panneaux installés sur un suiveur solaire.
Il s’agit de la deuxième des trois phases d’un projet de recherche entrepris par Alain Marineau, enseignant en technologie de l’électronique industrielle au cégep Limoilou. C’est sur le toit du campus, à Québec, qu’a été installé le panneau mobile à l’automne 2017.
Au cours de la première phase effectuée quelques mois auparavant, on a pu constater le rendement énergétique maximal produit par un panneau fixe d’une superficie de 2,4 mètres carrés. Ainsi, par une belle journée ensoleillée sur l’heure du midi au début mars, avec une température extérieure d’environ -15 °C, le panneau enregistra un taux moyen de rendement de 70 % et produisit en temps réel une puissance de 1600 watts instantanés.
Ce rendement moyen a pu être constaté pour la période d’ensoleillement qui a débuté vers 11 h 30. Il a ensuite décliné vers 14 h à cause du fait que le panneau était de moins en moins perpendiculaire par rapport à la position du soleil.
Seconde phase
La deuxième phase du projet de recherche et de développement vise à optimiser le rendement énergétique du panneau solaire thermique lorsqu’il repose sur un suiveur solaire. Des améliorations lui seront apportées afin d’optimiser son utilisation comme système de chauffage durant les douze mois de l’année. Des données préliminaires démontrent que le système sur suiveur produit 40 % plus d’énergie qu’un panneau fixe.
Cette seconde phase du projet consiste à bonifier l’utilisation du panneau mobile dans son application de chauffage d’une pièce afin de le rendre rentable. Alain Marineau a ainsi ajouté un prototype d’échangeur air/eau et un réservoir permettant d’emmagasiner l’énergie excédentaire au besoin de chauffage de la pièce dans l’eau.
« L’échangeur air/eau réchauffe l’eau emmagasinée dans le réservoir seulement quand le besoin en chauffage de la pièce est atteint, indique-t-il. Cette chaleur est ensuite libérée dans la pièce lorsque le panneau solaire cesse de fonctionner en fin de journée. De cette façon, on évite de gaspiller la chaleur produite en surplus par le panneau »
Durant la saison estivale, où le système n’est pas requis pour effectuer le chauffage d’une pièce, le professeur Marineau a eu l’idée d’utiliser un autre dispositif échangeur air/eau associé à un réservoir spécifique et capable de produire de l’eau chaude sanitaire pour répondre à un besoin de consommation résidentiel.
« Pour éviter la formation de bactéries causant des problèmes de santé, précise-t-il, un élément électrique auxiliaire sera inclus dans le réservoir d’eau chaude sanitaire. Ce dernier sera chargé d’augmenter la température de l’eau à plus de 60 °C, lorsque l’échangeur ne parviendra pas à fournir assez d’énergie. »
Les avantages
Le recours au système se révèle avantageux parce qu’il permet :
• d’effectuer le chauffage d’une pièce;
• d’emmagasiner les surplus d’énergie produite en saison froide, dans un réservoir de stockage d’appoint;
• de libérer les surplus d’énergie emmagasinée dans le réservoir d’appoint en saison froide;
• de produire de l’eau chaude sanitaire en saison estivale.
Les avancées
L’innovation et les avantages de ce système ne s’arrêtent pas là. En utilisant de l’air pulsé au lieu d’un liquide caloporteur, on réduit les risques de gel ou de pression excessive du fluide caloporteur ou qu’un élément s’encrasse.
De plus, le réservoir utilisé par Alain Marineau permet d’emmagasiner le surplus d’énergie produite en excédent. Quant aux panneaux à air pulsé commercialisés, ils tendent à envoyer cette chaleur dans le sous-sol. Cette solution évite certes le gaspillage de chaleur, mais le sous-sol devient surchauffé et inhabitable.
Selon l’enseignant, il s’agit d’une avenue intéressante étant donné que les panneaux photovoltaïques actuels ne frôlent que les 16 % de rendement.
Dès que les résultats finaux de la seconde phase seront connus, les étudiants du cégep Limoilou seront sollicités pour concevoir un modèle maison du système de chauffage sur suiveur solaire. Il est prévu de réaliser ces travaux de la phase 3 à l’automne 2018 et l’hiver 2019.
Enfin, les élèves feront une étude de marché en 2019 afin de déterminer le potentiel pour les secteurs résidentiel et commercial de ce système de chauffage dont le seul désavantage décelé à ce jour sera son coût d’achat.
