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Production de chaleur - Chauffe-eau solaire - Piscine - Intérieur / Canada (Kamloops Airport)
Mandat de l'étude de cas
Une entreprise de services éconergétiques vous demande de lui préparer une étude de préfaisabilité pour évaluer l'intérêt d'un système de chauffage solaire de l'eau pour une piscine municipale. Cette piscine intérieure fait partie d'un complexe sportif et est ouverte seulement 3 mois ½ par année, de la mi-avril à la fin juillet. Comme la ville n'est pas raccordée au gazoduc, le chauffage se fait au propane livré par camion. Le propane est dispendieux; c'est pourquoi l'installation d'un chauffe-piscine solaire pour réduire les frais d'exploitation du complexe sportif est envisagé.
Données techniques
La piscine est située à Lillooet en Colombie-Britannique au Canada, à environ 150 km à l'ouest de Kamloops. La piscine fait 25 m de long et 12,50 m de large, avec une profondeur moyenne de 1,80 m. La piscine est maintenue en moyenne à 29,4 °C. Chaque jour, environ 5 m³ d'eau fraîche est ajouté.
La chaudière et son échangeur de chaleur sont en service depuis de nombreuses années, ce qui fait que le rendement saisonnier du système de chauffage n'est que de 60 %. Aucune toile n'est utilisée sur la piscine.
Vous avez déjà visité le site et en êtes arrivés à la conclusion que le meilleur endroit pour installer les capteurs solaires serait le versant sud du toit du complexe sportif. Les capteurs solaires en toiture seraient ainsi à la verticale de la chambre mécanique, l'équivalent d'environ 2 étages au-dessus. La surface disponible en toiture est de 800 m² et a une pente de 3 par 12. Vous considérez que 20 % de la surface disponible en toiture doit être réservée à la tuyauterie et à des passages pour la maintenance du système. La tuyauterie de la boucle solaire sera en PVC de 76 mm de diamètre.
Données financières
Votre client, la société de services éconergétiques, sera le propriétaire du système et revendra l'énergie solaire à la municipalité à un coût équivalent à 90 % du coût de la quantité de propane qu'il aurait fallu acheter pour produire la même quantité d'énergie. La société investira 40 000 $ en fonds propres et ne s'endettera pas; son taux d'imposition sur les revenus est de 35 %. Le taux d'actualisation utilisé pour ce type de projet est de 9 %. Le système solaire est admissible à une subvention de 25 % du gouvernement fédéral et à un taux accéléré d'amortissement dégressif de 30 % par année. Le projet a une durée de vie prévue de 20 ans. En Colombie-Britannique, les systèmes solaires sont exonérés de la taxe provinciale de vente de 7 %.
Le prix du propane livré est de 0,24 $/litre et on s'attend à une augmentation de son prix de 2,8 % en plus du taux global d'inflation annuel, estimé à 2,2 %. Le prix de l'électricité est de 0,06 $/kWh.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Projet réel
Résultats
Le complexe sportif de Lillooet n'ouvre sa piscine intérieure que 3 mois par année, en mai, juin et juillet. Le hall de la piscine avait été pensé dès le départ avec un toit légèrement en pente en plein vers le sud, afin de faciliter l'installation éventuelle d'un chauffe-piscine solaire. Taylor Munro a réussi à trouver du financement pour une telle installation, en partenariat avec Yalakom Appropriate Technology. Le système a pu être installé en mai 1998.
Grâce à une méthode innovatrice de financement, le complexe sportif n'a pas eu à débourser un seul dollar d'investissement. Les performances du système sont suivies à l'aide d'un système d'acquisition de données et le centre ne paie que pour l'énergie qu'il retire du système solaire. La société de services éconergétiques assume les risques techniques et financiers à la place du complexe sportif.
Description du système
Le système comprend 63 capteurs solaires non vitrés de 1,2 m x 3,7 m, capable de produire jusqu'à 250 kW par temps chaud et ensoleillé. Leur durée de vie est estimée à 20 ans.
C'est l'eau de la piscine qui circule directement dans les capteurs solaires, dès que les conditions de température ou d'ensoleillement permettent de réchauffer la piscine intérieure, si elle en a besoin. Une pompe de surpression, une valve 3 voies automatique et un contrôleur à différentiel de température contrôlent le fonctionnement du chauffe-piscine. Le système solaire fonctionne automatiquement, sans aucune surveillance, sauf à l'ouverture et à la fermeture de la saison. La tuyauterie d'alimentation est pour l'essentiel du PVC de 78 mm de diamètre et alimente 7 rangées de 9 capteurs solaires en série.
La production annuelle d'énergie atteint 83 MWh (300 GJ) en remplacement du propane, ce qui évite l'émission annuelle de 29 tonnes de gaz à effet de serre (GES).
La compagnie de services éconergétiques recueille de cette installation un revenu annuel de 4 000 $/an. Aujourd'hui, l'installation d'un tel système reviendrait à environ 40 000 $. Grâce à la subvention de 25 % du gouvernement fédéral, l'investissement serait réduit à 30 000 $ environ.
Leçons à tirer
Aperçu général
Des centaines de piscines municipales pourraient bénéficier de l'énergie solaire pour réduire leurs frais d'exploitation et contribuer à la sauvegarde de l'environnement. Les capteurs solaires pour piscine sont une technologie efficace et qui a fait ses preuves. En plus de réduire les émissions de gaz à effet de serre, le chauffage solaire contribue à réduire le smog urbain en évitant les émissions d'oxydes de nitrogène pendant les périodes chaudes de l'été.
En général, les temps de retour sur investissement sont inférieurs à 10 ans pour les piscines municipales intérieures. Pour les piscines extérieures qui sont aussi ouvertes de 3 à 4 mois par année, les temps de retour sont du même ordre de grandeur ou même plus courts. Dans certains cas, les utilisateurs peuvent acheter l'énergie solaire au fur et à mesure qu'ils en bénéficient, plutôt que d'avoir à investir dans le système solaire.
Photo
Centre récréatif - Piscine - Chauffe-eau solaire, Colombie-Britannique, Canada
Références
Mandat de l'étude de cas
Une entreprise de services éconergétiques vous demande de lui préparer une étude de préfaisabilité pour évaluer l'intérêt d'un système de chauffage solaire de l'eau pour une piscine municipale. Cette piscine intérieure fait partie d'un complexe sportif et est ouverte seulement 3 mois ½ par année, de la mi-avril à la fin juillet. Comme la ville n'est pas raccordée au gazoduc, le chauffage se fait au propane livré par camion. Le propane est dispendieux; c'est pourquoi l'installation d'un chauffe-piscine solaire pour réduire les frais d'exploitation du complexe sportif est envisagé.
Données techniques
La piscine est située à Lillooet en Colombie-Britannique au Canada, à environ 150 km à l'ouest de Kamloops. La piscine fait 25 m de long et 12,50 m de large, avec une profondeur moyenne de 1,80 m. La piscine est maintenue en moyenne à 29,4 °C. Chaque jour, environ 5 m³ d'eau fraîche est ajouté.
La chaudière et son échangeur de chaleur sont en service depuis de nombreuses années, ce qui fait que le rendement saisonnier du système de chauffage n'est que de 60 %. Aucune toile n'est utilisée sur la piscine.
Vous avez déjà visité le site et en êtes arrivés à la conclusion que le meilleur endroit pour installer les capteurs solaires serait le versant sud du toit du complexe sportif. Les capteurs solaires en toiture seraient ainsi à la verticale de la chambre mécanique, l'équivalent d'environ 2 étages au-dessus. La surface disponible en toiture est de 800 m² et a une pente de 3 par 12. Vous considérez que 20 % de la surface disponible en toiture doit être réservée à la tuyauterie et à des passages pour la maintenance du système. La tuyauterie de la boucle solaire sera en PVC de 76 mm de diamètre.
Données financières
Votre client, la société de services éconergétiques, sera le propriétaire du système et revendra l'énergie solaire à la municipalité à un coût équivalent à 90 % du coût de la quantité de propane qu'il aurait fallu acheter pour produire la même quantité d'énergie. La société investira 40 000 $ en fonds propres et ne s'endettera pas; son taux d'imposition sur les revenus est de 35 %. Le taux d'actualisation utilisé pour ce type de projet est de 9 %. Le système solaire est admissible à une subvention de 25 % du gouvernement fédéral et à un taux accéléré d'amortissement dégressif de 30 % par année. Le projet a une durée de vie prévue de 20 ans. En Colombie-Britannique, les systèmes solaires sont exonérés de la taxe provinciale de vente de 7 %.
Le prix du propane livré est de 0,24 $/litre et on s'attend à une augmentation de son prix de 2,8 % en plus du taux global d'inflation annuel, estimé à 2,2 %. Le prix de l'électricité est de 0,06 $/kWh.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Les coûts évités en énergie ont été majorés de 7 % par rapport au coût indiqué du propane (0,24 $/L). Cela permet de tenir compte du fait que les systèmes solaires sont exonérés de la taxe provinciale de vente de 7 %, alors que le propane y est soumis. Ensuite, cela tient compte du fait que la compagnie de service énergétique ne facture au client que 90 % des économies d'énergie réalisées.
- La taille du système solaire a été limitée à 63 capteurs solaires, ce qui est moins que la dimension recommandée par RETScreen. Cette taille correspond au capital que la société de services éconergétiques était prête à consacrer au projet.
- Les frais annuels d'exploitation et d'entretien comprennent la mise en route en début de saison et la fermeture du système pour l'hiver, soit 2 heures de travail à chaque fois.
Projet réel
Résultats
Le complexe sportif de Lillooet n'ouvre sa piscine intérieure que 3 mois par année, en mai, juin et juillet. Le hall de la piscine avait été pensé dès le départ avec un toit légèrement en pente en plein vers le sud, afin de faciliter l'installation éventuelle d'un chauffe-piscine solaire. Taylor Munro a réussi à trouver du financement pour une telle installation, en partenariat avec Yalakom Appropriate Technology. Le système a pu être installé en mai 1998.
Grâce à une méthode innovatrice de financement, le complexe sportif n'a pas eu à débourser un seul dollar d'investissement. Les performances du système sont suivies à l'aide d'un système d'acquisition de données et le centre ne paie que pour l'énergie qu'il retire du système solaire. La société de services éconergétiques assume les risques techniques et financiers à la place du complexe sportif.
Description du système
Le système comprend 63 capteurs solaires non vitrés de 1,2 m x 3,7 m, capable de produire jusqu'à 250 kW par temps chaud et ensoleillé. Leur durée de vie est estimée à 20 ans.
C'est l'eau de la piscine qui circule directement dans les capteurs solaires, dès que les conditions de température ou d'ensoleillement permettent de réchauffer la piscine intérieure, si elle en a besoin. Une pompe de surpression, une valve 3 voies automatique et un contrôleur à différentiel de température contrôlent le fonctionnement du chauffe-piscine. Le système solaire fonctionne automatiquement, sans aucune surveillance, sauf à l'ouverture et à la fermeture de la saison. La tuyauterie d'alimentation est pour l'essentiel du PVC de 78 mm de diamètre et alimente 7 rangées de 9 capteurs solaires en série.
La production annuelle d'énergie atteint 83 MWh (300 GJ) en remplacement du propane, ce qui évite l'émission annuelle de 29 tonnes de gaz à effet de serre (GES).
La compagnie de services éconergétiques recueille de cette installation un revenu annuel de 4 000 $/an. Aujourd'hui, l'installation d'un tel système reviendrait à environ 40 000 $. Grâce à la subvention de 25 % du gouvernement fédéral, l'investissement serait réduit à 30 000 $ environ.
Leçons à tirer
- Par sa conception à faible débit, on a pu réduire le débit à pomper, le diamètre des tuyaux, le coût des pompes et la consommation annuelle d'électricité, rendant ainsi le système moins cher et plus rentable.
- Le toit existant du bâtiment, spécialement conçu pour recevoir des capteurs solaires, a permis d'éviter l'installation d'une structure de support, ce qui a fortement contribué à réduire les coûts du projet. Les nouvelles piscines en construction devraient au moins prévoir à la conception une toiture qui puisse ultérieurement accueillir des capteurs solaires.
- Les performances des capteurs solaires non vitrés sont fortement influencées par le vent qui augmente les pertes de chaleur. Les données de vitesse du vent pour le site étudié, doivent être considérées lors de la conception d'un système de chauffage solaire.
Aperçu général
Des centaines de piscines municipales pourraient bénéficier de l'énergie solaire pour réduire leurs frais d'exploitation et contribuer à la sauvegarde de l'environnement. Les capteurs solaires pour piscine sont une technologie efficace et qui a fait ses preuves. En plus de réduire les émissions de gaz à effet de serre, le chauffage solaire contribue à réduire le smog urbain en évitant les émissions d'oxydes de nitrogène pendant les périodes chaudes de l'été.
En général, les temps de retour sur investissement sont inférieurs à 10 ans pour les piscines municipales intérieures. Pour les piscines extérieures qui sont aussi ouvertes de 3 à 4 mois par année, les temps de retour sont du même ordre de grandeur ou même plus courts. Dans certains cas, les utilisateurs peuvent acheter l'énergie solaire au fur et à mesure qu'ils en bénéficient, plutôt que d'avoir à investir dans le système solaire.
Photo
Centre récréatif - Piscine - Chauffe-eau solaire, Colombie-Britannique, Canada
Références
- Davis, Scott, « Communications personnelles », Yalakom Appropriate Technology, 2000.
- Thwaites, Joe, « Communications personnelles », Taylor Munro Energy Systems Inc., 2000.
