Stockage solaire a court terme en serres horticoles

Acronyme: GEOSER

Mots clés
stockage solaire, serres horticoles

Auteurs
Lachal B., P. Hollmuller, J. Gil

Responsable du projet
B. Lachal

Participants extérieurs
Antoine Reist, Station de recherche en production végétale de Changin.
Pierre Jaboyedoff, Sorane SA.
Luc Danloy, CERN.

Résumé

Problématique
La culture sous abris est devenue un instrument ordinaire de notre approvisionnement en produits frais. Quelle que soit l'optique choisie (économique, sociale ou écologique), la production locale apparaît plus sensée que l'importation de régions lointaines, lorsqu'il s'agit de produits cultivés de toutes façons sous abris. Cela étant, sous nos climats l'exploitation raisonnée des infrastructures impose à quasi toute saison le chauffage des serres (de mi septembre à mi juin), alors même que de jour elles rejettent par ventilation naturelle d'importants excès solaires. Outre la rationalisation de la gestion énergétique (développée dès les années 70) restent l'éventuelle possibilité d'utiliser en direct des rejets thermiques (en provenance d'industries proches, ou lors de cogénération liée à l'éclairage artificiel des plantes) et le stockage de l'énergie solaire excédentaire, objet de la présente étude.

But
Le but du projet GEOSER fut de déterminer le potentiel techniquement réalisable d'économie de chauffage en serres horticoles, par stockage à court terme des excédents solaires, en analysant simultanément trois serres récentes, de même construction et soumises à programme agronomique commun, dont deux pourvues de systèmes de stockage à court terme de l'excèdent solaire. Une attention particulière a été portée à des mesures soignées et à des bilans énergétiques complets, incluant les dépenses électriques
auxiliaires. L'analyse des données a été complétée par une étude paramétrique par simulation numérique.

Résultats
Des mesures soignées et une étude détaillée, sur un cycle annuel complet, de trois serres horticoles soumises à même programme agronomique, dont deux avec système de stockage des excédent solaires, permet de tirer les conclusions suivantes :

1. Les systèmes de stockage n'ont pas d'influence négative sur les cultures, qui ont systématiquement donné des récoltes similaires dans l'une et l'autre des serres.
2. Hors substitution électricité/fossile, une économie nette de chauffage de 13 et 11 % est observée dans les serres avec stockage en cuve et en sous-sol, ce qui correspond environ à un quart du potentiel d'excédents solaires théoriquement récupérable par stockage journalier (680 MJ/m2.an).
3. Dans l'état, ces résultats sont accompagnés d'une surconsommation électrique bien maîtrisée pour le stockage en sol (COP=5.8) mais beaucoup trop élevée pour le stockage en cuve (COP=1.7), cependant pas inhérente au système mais à une régulation non adaptée à la dynamique du système.
4. Une étude complémentaire par simulation numérique montre qu'il serait possible, sous nos climats et pour une température de consigne moyenne de 17.5°C, de passer pour l'un et l'autre des systèmes à une économie nette de chauffage de l'ordre de 20% (280 MJ/m2.an) pour une consommation électrique bien maîtrisée (COP > 6).

Publications

GEOSER: stockage solaire à court terme en serres horticoles (Article)
Hollmuller, Pierre; Lachal, Bernard Marie; Jaboyedoff, Pierre; Reist, Antoine; ... Danloy, Luc 2003 (pdf)

GEOSER: stockage solaire à court terme en serres horticoles (Rapport de rechercher)
Hollmuller, Pierre; Lachal, Bernard Marie; Jaboyedoff, Pierre; Reist, Antoine; ... Danloy, Luc 2002 (pdf)

GEOSER : stockage solaire à court terme en serres horticoles (Conférence CISBAT 2001)
Hollmuller, Pierre; Lachal, Bernard Marie; Jaboyedoff, Pierre; Reist, Antoine; ... Danloy, Luc 2001 (pdf)

Stockage de chaleur : résultats de GEOSER
Lachal, Bernard Marie; Hollmuller, Pierre; Gil Quiroga, Javier Antonio 1996 (pdf)

GEOSER: stockage temporaire de chaleur pour serres horticoles
Reist, Antoine; Lachal, Bernard Marie; Hollmuller, Pierre; Jaboyedoff, Pierre 1995 (pdf)