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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie d'Oran Mohamed Boudiaf USTO - MB - Faculté d'Architecture et de Génie civil Département de Génie Civil Polycopié intitulé : Cours destiné aux étudiants en Master II « Equipements et Habitat » Elaboré par MENHOUDJ Sayeh Docteur en Génie Civil - Maître de Conférences B Infrastructure Qualité dans le secteur de l’énergie solaire thermique Préambule Le présent ouvrage est un cours de la matière « Infrastructure qualité dans le secteur de l’énergie solaire » adressé aux ingénieurs, Masters en technologie et particulièrement aux étudiants en 2ème année de Master académique de génie Civil, option « Equipements et Habitat ». Ce polycopié est élaboré dans le but de permettre à l’étudiant d’assimiler et de comprendre la chaine de valeur qui doit fournir un produit de qualité. Il touche à de nombreux aspects : métrologie, Normalisation, Essais de Labo, Certification et l’Accréditation. Le contexte énergétique et environnemental à l’échelle mondiale ou locale met en évidence la nécessité du changement de notre mode de consommation d’énergie actuel. La problématique liée aux équipements énergétiques utilisés et leur impact environnemental amènent inévitablement à épuiser sur les sources à énergies renouvelables, dans l’ensemble de la chaine économique, écologique et industrielle. Compte tenu des enjeux que représentent les sources d’énergies renouvelables, durables, leur promotion constitue l’un des grands axes de la politique énergétique des pays. Le développement de ces ressources énergétiques (solaire, éolien, géothermie, biomasse et cogénération) demeure l’une des préoccupations majeures des pouvoirs publics en Algérie. L’utilisation de l’énergie solaire est une opportunité pour l’Algérie de couvrir ces propres besoins, croissants, en énergie tout en générant des recettes à l’export et en favorisant l’industrialisation et l’innovation. La mise en place d’une industrie locale de production d’énergie à partir de sources renouvelables ainsi que l’augmentation de la valeur ajoutée au cours de ce processus peut permettre la création d’emplois pour les populations locales. Pour assurer un développement efficace et durable de l’énergie solaire, l’Algérie doit consolider le système d’infrastructure de qualité (I.Q.). En effet le renforcement des capacités des acteurs dans les domaines de la normalisation, de l’évaluation de conformité, de la métrologie et de l’accréditation des laboratoires contribuera au développement de la qualité des produits industriels solaires qui seront fabriqués ou importés sur le territoire national. Cette mise à niveau devrait être promue dans un contexte d’harmonisation régionale et en établissant un lien plus consistant entre les acteurs de l’Infrastructure qualité et ceux de la recherche et de l’éducation ainsi que le secteur privé, qui représentera à court terme la cible essentielle des services de l’I.Q. Table des matières Préambule Introduction Générale………………………………………………………………………..1 Chapitre I : L’énergie solaire et ses applications……………………………………………. 3 I.1 Energie solaire……………………………………………………………………………...3 I.1.1 Spectre solaire………………………………………………………………………..5 I.2 Techniques d’exploitation de l’énergie solaire…………………………………………….6 I.2.1 Systèmes solaires passifs…………………………………………………………. 7 I.2.2 Systèmes solaires actifs……………………………………………………………8 I.3 Potentiel énergétique solaire en Algérie…………………………………………………...9 I.4 Promotion de l’énergie solaire en Algérie……………………………………………… 10 Chapitre II : Systèmes solaires de production d’eau chaude sanitaire II.1 Introduction…………………………………………………………………………… 12 II.2 Eléments d’un système de chauffe-eau solaire……………………………………… 12 II.3 Chauffe-eau solaire monobloc direct (thermosiphon)……………………………… …13 II.3.1 Principe de fonctionnement …………………………………………………… 13 II.3.2 Conditions techniques pour les installations à thermosiphon……………… 14 II.4 Chauffe-eau solaire avec vidange automatique (Drainback)………………………… 15 II.4.1 Principe de fonctionnement ……………………………………………………..15 II.4.2 Systèmes de chauffe-eau solaire avec vidange automatique………………… 16 II.5 Branchement hydraulique des capteurs…………………………………………………16 II.6 Différents types de capteurs solaires……………………………………………………19 II.6.1 Capteurs plans vitrés ………………………………………………………..19 II.6.2 Capteurs à tubes sous vide…………………………………………………..20 II.7 Rendement des différents types de capteurs ……………………………………………21 II.8 Évaluation de la production énergétique instantanée d’un capteur solaire…………… 21 Chapitre III : Infrastructure qualité pour l’énergie solaire III.1 Introduction à l’infrastructure qualité…………………………………………………23 III.2 Objectifs d’une infrastructure qualité…………………………………………………23 III.3 Eléments de l’infrastructure qualité………………………………………………… 25 III.3.1 Normes ………………………………………………………………………..25 III.3.2 Métrologie ……………………………………………………………………26 III.3.3 Essais …………………………………………………………………………26 III.3.4 Evaluation de la conformité (Certification)…………………………………...26 III.3.5 Accréditation …………………………………………………………………26 III.3.6 Interdépendance entre les différents éléments de l’IQ……………………….27 Chapitre IV : Normalisation IV.1 Introduction à la normalisation………………………………………………………. 28 IV.1.1 Définition……………………………………………………………………... 28 IV.1.2 Différents types de normes…………………………………………………... 28 IV.2 Validité et révision des normes……………………………………………………… 30 IV.3 Traçabilité des normes………………………………………………………………. 30 IV.4 Cadre de mise en œuvre…………………………………………………………… 31 IV.5 Exemples de normes dans le solaire thermique…………………………………… 31 Chapitre V : Métrologie V.1 Introduction ………………………………………………………………………….. 33 V.2 Définition des termes en métrologie ………………………………………………… 33 V.3 Métrologie scientifique, métrologie industrielle et métrologie légale…………………34 V.3.1 Métrologie légale...………………………………………………………………34 V.3.2 Métrologie industrielle………………………………………………………… 35 V.3.3 Métrologie scientifique………………………………………………………… 35 V.4 Instituts Nationaux de métrologie……………………………………………………. .35 V.5 Comparabilité Universelle en métrologie…………………………………………… 36 Chapitre VI : Certification et Accréditation VI.1 Introduction……………………………………………………………………………38 VI.2 Certification……………………………………………………………………………38 VI.2.1 Missions d'un organisme de certification………………………………………38 VI.2.2 Caractéristiques de la certification…………………………………………… 39 VI.2. 3 Processus de certification…………………………………………………… 39 VI.2.4 Système de Management…………………………………………………….…40 VI.3 Accréditation………………………………………………………………………... 41 VI.3.1 Organisation de l’accréditation………………………………………………………… 41 VI.3.2 Système d’accréditation…………………………………………………………41 VI.3.3 Caractéristiques de l’accréditation………………………………………………42 VI.3.4 Différence entre la certification et l’accréditation …………………………… 43 VI.3.5 Organisme d’accréditation en Algérie………………………………………… 43 Références bibliographiques………………………………………………………………44 1 Introduction Générale L’Algérie dispose d'un des gisements solaire parmi les plus élevés au monde [1]. La durée d'insolation sur la quasi totalité du territoire national dépasse les 2000 heures annuellement et peut atteindre les 3900 heures (hauts plateaux et Sahara) [1]. L’intégration des énergies renouvelables (solaire, géothermie, éolien, biomasse et cogénération) dans le mix énergétique national constitue un enjeu majeur dans la perspective de préservation des ressources fossiles et la protection de l’environnement contre l’effet de serre et destruction de la couche d’ozone, de diversification des filières de production de l’électricité de l’énergie thermique et de contribution au développement durable. En 2011, notre pays s’est doté d’un programme national ambitieux de développement des énergies renouvelables. Ce dernier porte essentiellement sur le développement du solaire photovoltaïque et de l’éolien à grande échelle. Aussi il porte sur l’introduction des filières de la biomasse (valorisation des déchets), de la cogénération et de la géothermie. Il porte également sur le report, à 2021, du développement du solaire thermique (CSP). La mise en place d’un système d’infrastructure qualité s’avère nécessaire pour le développement de la qualité des produits industriels solaires qui seront fabriqués ou importés sur le territoire national. Cela permettra aux industriels Algériens de s’introduire sur le marché régional, international et d’être concurrentiels. Le renforcement de l’infrastructure et de l’assurance qualité pour le consommateur, contribue à l’augmentation de la durabilité des installations solaires photovoltaïques et thermiques, ainsi qu’au remplacement des systèmes conventionnels par des installations solaires, ce qui contribuera à la réduction d’émissions de CO2 ainsi qu’à l’intégration des énergies renouvelables en Algérie. Les diplômés universitaires ayant profité d’un enseignement axé sur les notions théoriques et pratiques traitant le domaine de l’utilisation de l’énergie solaire et son application dans les différents secteurs et des notions sur l’infrastructure qualité pour l’énergie solaire auront les possibilités de trouver un emploi qualifié qu’ils peuvent occuper avec succès. Le renforcement de l’infrastructure qualité contribue aussi à l’augmentation de la compétitivité du secteur solaire en Algérie. Ce cours s'articule autour de six chapitres. Le premier chapitre concerne une introduction à l’énergie solaire et ses applications. Un état des lieux sur la consommation d’énergie et le développement des ressources énergétiques renouvelables en Algérie par la mise en place d’un programme des énergies renouvelables est présenté. 2 Dans le deuxième chapitre, nous présentons une synthèse sur les systèmes de production d’eau chaude sanitaire. Le troisième chapitre est consacré au système d’infrastructure qualité pour l’énergie solaire, ses objectifs, ainsi que les différents éléments le constituant. Dans le quatrième chapitre, nous abordons un des éléments essentiels de l’infrastructure qualité « la normalisation », les différents normes, leur cadre de mise en œuvre, leur validité ainsi que des exemples de normes dans le domaine du solaire thermique. Nous présentons dans le cinquième chapitre, la métrologie, les termes employés dans ce domaine et le rôle des instituts nationaux de métrologie. Enfin, le sixième et dernier chapitre concerne la certification et l’accréditation et leur rôle en tant qu’éléments du système d’infrastructure qualité. 3 L’énergie solaire et ses applications I.1 Energie solaire La Terre est située à 150 millions de km du Soleil. Celui-ci émet en permanence 1026 Watt sous forme de rayonnement et la Terre reçoit 178 millions de milliard de Watt sur sa face éclairée soit 350 Watt par m2 à l'équateur. Le rayonnement solaire est un rayonnement électromagnétique composé essentiellement : - de lumière visible de longueur d'onde comprise entre 400 nm et 800 nm ; - de rayonnement infra rouge (IR) de longueur d'onde inférieure à 400 nm ; - de rayonnement ultra violet (UV) de longueur d'onde supérieure à 800nm. Sur Terre, l'atmosphère (via le dioxyde de carbone, l'ozone, la vapeur d'eau...) absorbe en grande partie les IR et les UV et un peu la lumière visible. Ainsi plus l'épaisseur d'atmosphère traversée est importante, plus la quantité d'énergie solaire reçue par le sol est faible. Quand on se rapproche des pôles, les rayons sont plus inclinés : la même quantité d'énergie se répartie sur une plus grande surface. C'est pourquoi le rayonnement solaire par unité de surface reçu diminue de l'équateur vers les pôles (ceci, avec l'inclinaison de l'axe de la Terre, est à l'origine du uploads/Ingenierie_Lourd/ infrastructure-qualite-dans-le-secteur-de-l-x27-energie-solaire-thermique.pdf