Institut für Nachhaltige Chemie und UmweltChemie - Leuphana Üniversität Lüneburg LE FROID...
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Institut für Nachhaltige Chemie und UmweltChemie - Leuphana Üniversität Lüneburg
LE FROID SOLAIRE PAR SORPTION EN AFRIQUE
ou Comment le soleil souffle le chaud et le froid
N’TSOUKPOE K. [email protected]
APPLICATIONS SOLAIRES THERMIQUES BASSE TEMPÉRATURE:
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
APPLICATIONS SOLAIRES THERMIQUES BASSE TEMPÉRATURE
Froid solaire par sorption: climatisation réfrigération congélation
25
75
100
50
125T [°
C]
Chauffage de piscine
Fours & cuiseurs solaires
Séchage solaire
Eau chaude solaireChauffage de l’habitat
Procédés industrielles
Distillation solaire
Cycle organique de Rankine
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
Climatisation: 55-65% de
la consommation
électrique
FACTURE ÉLECTRIQUE*
Client: Bâtiments C
limatisés
en Afrique Noire**
*Votre électricité est essentiellement produite à partir du pétrole importé.
** Veuillez consulter le planning de vos prochains délestages au verso.
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
LE FROID SOLAIRE: POURQUOI OU POUR QUOI?Climatisation
Réfrigération/Congélation
Questions économiques (dépendance énergétique, etc.) Questions environementales
Bâtiment tertiaire Secteur résidentiel Véhicule automobile
Conservation de médicaments & vaccins Bateau de pêche Chambre froide
Afrique: quasi totalité sont des cycles à compression qui ont surtout besoin d’électricité:
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
PRINCIPE DU FROID PAR ABSORPTION
Apports solaires
Rejet vers l’environnement
Chaleur d’absorption
Production du froid
Principaux couples utilisés:
LiBr/H2O: climatisation
H2O/NH3: jusqu’à -40°C
Désorbeur Condenseur
ÉvaporateurAbsorbeur
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
PRINCIPE DU FROID PAR ADSORPTION
Désorbeur
Apports solaires
Condenseur
Rejet vers l’environnement
Chaleur d’adsorption
Production du froid
Mêmes composants
DÉCHARGE
CHARGE
CYCLE INTERMITTENT CYCLE CONTINU
Principaux couples d’adsorption: silicagel/H2O, charbon actif/NH3
Adsorbeur Évaporateur
Apports solaires
Rejet vers l’environnement
Chaleur d’adsorption
Production du froid
Désorbeur Condenseur
Évaporateur Adsorbeur
Apports solaires
Rejet vers l’environnement
Chaleur d’adsorption
Production du froid
Adsorbeur Condenseur
Évaporateur Désorbeur
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
PRINCIPE DU RAFFRAICHISSEMENT PAR DESSICATION
Principaux couples de sorption: silicagel/H2O, LiCl/H2O
Apports solaires
Humidificateur
Humidificateur
Récupérateur de chaleur
Capteur solaire
Dessicateur(sorbant)
Air neuf Air soufflé
LOCAL À RAFFRAICHIR
Air extraitAir rejeté
CENTRALE DE TRAITEMENT D’AIR AVEC REFROIDISSEMENT ADIABATIQUE
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
CHOISIR UN PROCÉDÉ EN AFRIQUE NOIRE: SPÉCIFICITÉS
Marché potentiel: unités de faibles puissances (2-10 kW) mais le tertiaire = lieu d’introduction privilégié
Prendre en compte le besoin de stockage du froid
Coûts: capacité financière des utilisateurs généralement limitée
Échecs d’installations souvent liés à des problèmes de maintenance
Possibilité de production surplace?
Ensoleillement abondant pendant toute l’année
Près de 80% de la population n’a pas accès au réseau électrique*
* Exception faite de l’Afrique du Sud.
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
CHOISIR UN PROCÉDÉ EN AFRIQUE...Adsorption Dessication Absorption
Coût ++ 300-1500 €/ kW ++ + 200-600 €/ kW
Maintenance+ (sans partie mobile: sans pompes ni vannes électriquement commandées)
++ ++
Capacité 1-500 kW 20-300 kW 20-5000 kW a
Espérance de vie 25 ans - 15 ans
Consommation électrique
+ (souvent nulle) ++ ++
Température de regénération 50-100°C 45-90°C 75-120°C
COP thermique 0,3-0,7 0,6-0,750,4-0,75 (simple effet)1-1,3 (bi- ou tri étagée)
COP solaire 0,05-0,15 - 0,07-0,3
a L’offre dans les petites puissances (5 à 10 kW) esten train de se développer: Climatewell (4-10 kW), Rotartica (4,5 kW), Sonnenklima (10 kW), ROBUR, etc.
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
CHOISIR UN PROCÉDÉ EN AFRIQUE...Adsorption Dessication Absorption
Sécurité Pas de cristallisation
Risque de cristallisation avec la fluctuation des T a
> Refroidissement à l’eau parfois nécessaire
Fonctionnement
Plus contraignant car fonctionnement cyclique.Puissance décroissante pendant la décharge b
Plusieurs composants nécessitant un contrôle délicat
Puissance croissante pendant la décharge
Encombrement c ++ ++ +
Pression Quelques mbar Atmosphère 0,01 bar – 20 bar
Destinations privilégiées
Tertiaire, individuel
Tertaire, surtout où contrôle humidité nécessaire: hôtels, hôpitaux, etc.
Tertiaire
État de l’art Quelques produits marché En développement Mature
a Pour certains couples tels que le LiBr/H2Ob Sous condition de décharge constantec Par kW de froid produit.
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
SUR LE MARCHÉ AFRICAIN...
Machine à absorption
Machines à adsorptionSOLAREF, silicagel/H2O, testé au Burkina Faso : 80 l (5500 € HT); 200 l (8400 € HT) > production visiblement arrêtée
CESBRON, testé en laiterie au Sénégal (25000-30000 €)
ATC, charbon actif/(m)éthanol, peut fonctionner aussi au fuel (400 €)
Produit typique
Tous sans électricitéPas de climatisation
Prix « prohibitifs » (achat uniquement par des ONG ou bailleurs)
ISAAC*, H2O/NH3, utilisé par des fromageries dans des villages au Kenya, financement BM
Collecteur avec sorbant intégré
Condenseur à air
Évaporateur
*Utilise des capteurs miroirs cylindro-paraboliques (pas du BT).
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
QUELQUES PERSPECTIVES DE RECHERCHE/DÉFIS POUR L’AFRIQUE
Baisser les coûts
Composants et matériaux localement disponibles? (ex. CaCl2 assez disponible sur le continent, des tests avec charbon actif à partir de noix de coco)
Prise en compte des particularités de la ressource solaire et définition du confort sous différentes latitudes en Afrique
Amélioration des performances (capteurs + adsorbeur) et Expérimentation et pour un retour d’expérience (contrôle, fonctionnement, maintenance, installation, etc.)Guide et formation d’installateurs avec des composants pouvant être facilement installés par ces derniers.
Besoins de réfrigération (avec stockage éventuellement)> part non négligeable
ANITSE
ASANTEAKPE
GA PIN BARKA
NAGODE
JËRE-JËF
WEEBALEMERCI
7 شكرًا
Ne laissez pas votre soleil vous échapper: profitez-en!
Transport de médicaments dans le Sahel
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Introduction | Principe du froid par sorption | Choix pour l’Afrique | Conclusions
QUI s’y intéresse?
Tshwane University of Technology
- Federal University of Technology, Oweri
- University of Nigeria, Nsukka
- 2ie
- Centre Écologique Albert Schweitzer
« Est-ce que vous croyez réellement que les 53 États qui se partagent l’aire du continent africain ont de quoi individuellement faire une recherche scientifique digne de ce nom ? Je ne crois pas du tout ! Ils (ne) chercheront rien du tout, ils (ne) trouveront rien du tout ! Par contre, en mettant bout à bout les budgets consacrés dans les 53 pays pour faire une véritable recherche scientifique alors à ce moment là on jette les bases de quelque chose de plus cohérent, de plus solide... »
Edem KODJO