Partenariat des énergies renouvelables Maroc-Allemand PAREMA

Partenariat des énergies renouvelables Maroc-Allemand PAREMA

Introduction

Un partenariat énergétique bilatéral existe depuis 2012 entre le Royaume du Maroc et la République fédérale d’Allemagne. Plateforme du dialogue politique institutionnalisé entre les deux pays, il met en avant et renforce les points communs entre les deux pays, regroupe les activités et les acteurs et associe le secteur privé aux activités. Le partenariat énergétique a notamment vocation à fournir aux investisseurs des informations sur le marché marocainafinqu’ilspuissentidentifieràtempsles chances et les potentiels. C’est dans ce contexte que le Secrétariat du Partenariat Énergétique Maroco-Allemand, intégré dans la Direction des Energies Renouvelables et de l’Efficacité Energétique (DEREE) du Ministère de l’Energie, des Mines, de l’Eau et de l’Environnement (MEMEE), a élaboré la présente brochure.

Objectifs et groupe cible

Depuis 2009 au moins, le marché marocain de l’énergie fait preuve d’un dynamisme croissant et s’ouvre de plus en plus aux inves- tissements privés, surtout dans le domaine des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique. Cette brochure donne aux entreprises intéressées un premier aperçu des possibilités d’entrée sur le marché marocain de l’énergie et une première série de repères utiles pour leur propre recherche approfon- die sur le marché.

Elle s’adresse en particulier aux petites et moyennes entreprises opérant dans les domaines des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique et qui, si elles souhaitent entrer sur le marché marocain, n’ont jusqu’à présent pas ou très peu mené de recherches ou de réflexions concrètes.

Ce document n’a pas l’ambition de traiter de manière exhaustive toutes les facettes de l’entrée sur le marché. Si elle ne peut remplacer une recherche minutieuse menée par les entreprises elles-mêmes,cette brochure n’en donne pas moins une vue d’ensemble et indique des interlocuteurs compétents pouvant fournir des informations complémentaires et un accompagnement approprié pour la réalisation de projets dans les énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique au Maroc.

Origine des informations

La brochure s’appuie sur les informations officielles d’institutions marocaines, sur les résultats d’analyses et d’études publiées par des organisations internationales, sur des articles de la presse généraliste et spécialisée régionale et internationale, sur les connaissances et l’expérience d’experts régionaux et sur des entretiens semi-directifs menés en novembre 2015 au Maroc avec des acteurs marocains et allemands du secteur privé et public. Vous trouverez une liste de références à la fin de la brochure.

Clause de non-responsabilité

La présente brochure a fait l’objet d’une recherche minutieuse. L’exactitude et le caractère actuel des informations et des chiffres fournis ont en règle générale été vérifiés par recoupement de plusieurs sources et par des experts techniques et régionaux. Nous n’assumons toutefois aucune responsabilité pour le contenu de la présente brochure.

Le rôle de l’acier inoxydable dans l’énergie solaire.




L’énergie solaire et l’acier inoxydable.

“L’énergie solaire et l’acier inoxydable” En premier lieu, L’énergie en générale est une condition préalable indispensable à la prospérité de nos économies, cependant, l’utilisation de l’énergie est souvent associée à la pollution et l’épuisement des ressources non renouvelables, à moins qu’ils ne soient adressés les facteurs environnementaux peuvent limiter nos futurs développement social.

Réduire notre dépendance à l’égard des sources d’énergie classiques et rendre l’énergie démocratiquement accessible à une population mondiale en plein essor sont des problèmes clés pour les générations présentes et futures.
Heureusement, la nature est généreuse, elle fournit des quantités libérales d’énergie.
Le soleil n’est qu’une source, le défi consiste à capturer ses rayonnements et à transformer, transporter et stocker l’énergie solaire, comme dans de nombreux domaines de la transformation et de l’utilisation de l’énergie solaire, l’acier inoxydable joue un rôle clé dans la technologie solaire.

Cet article présente les meilleures pratiques actuelles et les solutions en acier inoxydable pour exploiter l’énergie solaire. Il fournit aux concepteurs des informations sur les options actuelles en acier inoxydable pour la capture d’énergie solaire et un aperçu des propriétés techniques de l’acier inoxydable.
Les propriétaires de biens industriels, institutionnels et privés seront encouragés à inclure l’énergie solaire dans leurs projets de construction, nous espérons que le document contribuera également à une approche optimiste et proactive pour résoudre les problèmes énergétiques actuels.

Chaque fois que des solutions techniques sont nécessaires pour les tâches clés dans nos sociétés modernes, production alimentaire, soins de santé, préparation de l’eau potable – l’acier inoxydable est maintenant un matériau normal. L’utilisation de l’énergie solaire peut maintenant être ajoutée à la liste. Cet article montre pourquoi et comment.

Les systèmes thermosolaires

Les systèmes thermo-solaires produisent de l’eau chaude, ils sont l’application la plus répandue de l’utilisation de l’énergie solaire, Même dans des zones climatiques modérées ou des saisons plus froides, des installations solaires à la fine pointe de la technologie peuvent fournir la plupart des besoins en eau chaude d’un bâtiment.

 Les systèmes thermo-solaires produisent de l'eau chaude. L'énergie solaire et l'acier inoxydable.

Réservoirs d’eau chaude en acier inoxydable dans des systèmes de thermosiphon directs

Les systèmes de thermosiphon profitent du phénomène physique que l’eau chaude est moins dense que l’eau froide, Le collecteur consistede plaque noire qui est constituée d’un métal qui a une haute conductivité thermique.
Une écharpe, en tube métallique, est soudée à la assiette, L’ensemble est ensuite recouvert d’une feuille de verre.

La plaque de collecteur noir absorbe la plupart des rayonnements solaires entrants. Le vitrage transforme le collecteur en une sorte de serre, en piégeant l’air chauffé. L’énergie thermique qui est collectée est conduite vers les tubes métalliques où elle chauffe l’eau contenue à l’intérieur. Comme la densité de l’eau chaude diminue à mesure que la température augmente, l’eau chaude “plus légère” s’élève dans le réservoir d’eau chaude, où il se rassemble en haut. L’effet de la pompe naturelle rend l’eau plus froide à le fond du réservoir s’écoule dans le collecteur.

La répétition de ce processus chauffe progressivement toute l’eau dans le réservoir. L’eau chauffée est extraite du haut du réservoir et utilisée comme eau chaude sanitaire.

Les systèmes thermosiphon directs peuvent être utilisés dans certaines parties de l’acier inoxydable de qualité mondiale 304 où il n’y a pas de risque de gel,les systèmes thermosiphones se composent de réservoirs avec une coque interne et extérieure (l’image précédente). L’acier inoxydable est un excellent matériau candidat pour les deux. Le réservoir intérieur est en contact permanent avec l’eau chaude domestique, qui devrait avoir une qualité d’eau potable. Les considérations d’hygiène font de l’acier inoxydable un bon choix. D’autres matériaux peuvent développer des fissures, ce qui peut favoriser la prolifération des germes. La corrosion dans ces matériaux peut conduire à des surfaces rugueuses, qui sont sensibles à la croissance des bactéries et à l’adhésion des bio-films. La corrosion peut nuire à la qualité de l’eau. Les solutions en acier inoxydable évitent tous ces problèmes dès le début.



Le réservoir extérieur sert à contenir le réservoir d’eau chaude et l’isolation thermique, ce qui réduit la perte de chaleur pendant la nuit. Comme il est exposé de façon permanente aux éléments, le réservoir extérieur devrait également résister aux polluants atmosphériques. L’acier inoxydable dans les coques intérieures et extérieures assure le maintien du réservoir d’eau chaude tant que l’installation dans son ensemble.

Échangeurs de chaleur en acier inoxydable dans des systèmes pressurisés indirects

Dans les régions du monde où se produisent des gelées, les systèmes indirects sont une solution commune. Contrairement aux systèmes directs, qui chauffent directement l’eau chaude domestique, les systèmes indirects impliquent un fluide qui comprend un agent non congelant tel que le glycol, le fluide circule en boucle fermée (circuit primaire). L’énergie calorifique est transférée à l’eau chaude sanitaire via un échangeur de chaleur.

Dans les systèmes indirects plus importants, l’effet siphon naturel peut ne pas être assez fort pour assurer la circulation. Une pompe est utilisée pour maintenir le circuit primaire. Le système est donc pressurisé et nécessite une alimentation électrique pour fonctionner correctement.

Le réservoir d’eau chaude indirecte est l’option habituelle dans les régions avec des différences marquées entre les saisons. D’autres sources d’énergie (comme le pétrole ou le gaz conventionnel, le biogaz ou d’autres types de biocarburants) sont nécessaires pour produire de l’eau chaude domestique pendant les mois les plus froids. L’expérience montre que, dans les zones climatiques modérées, l’optimum économique est atteint lorsque 60% des besoins énergétiques globaux sont couverts par des panneaux solaires et 40% par d’autres sources d’énergie.



Le principe de l’échangeur de chaleur empêche également l’accumulation de gisements dans le collecteur. La chaux ou d’autres particules se retrouvent souvent dans l’eau du robinet. Ils peuvent s’accumuler dans les tuyaux et éventuellement réduire l’efficacité du système.

Pour faciliter le transfert de chaleur, la paroi du tube doit être aussi fine que possible. En raison de ses excellentes propriétés mécaniques, les tuyaux en acier inoxydable peuvent avoir des murs aussi fins que 0,3 mm. Les ondulations donnent au tube la résistance mécanique nécessaire pour résister à des pressions de travail allant jusqu’à 6 bar et même survivre à des pressions de test de 30 bar sans rupture.

En contact avec l’eau potable, le tube doit également satisfaire aux exigences élevées en matière d’hygiène. Ici encore, l’acier inoxydable (un choix standard pour les échangeurs de chaleur dans les industries des aliments et des boissons) est un matériau privilégié.

Amortisseurs en acier inoxydable glacés

Les collecteurs solaires vitrés sont le type de panneaux solaires les plus courants. Ils génèrent un effet de serre dans le vide entre le couvercle en verre et l’absorbeur qui piège l’énergie thermique. L’efficacité maximale est atteinte lorsque le rayonnement solaire frappe le panneau à angle droit. Plus l’angle s’écarte de 90 degrés, plus le rendement diminue, car les rayons supérieurs et supérieurs sont réfléchis par le verre. La force de cet effet dépend également de la composition chimique et de la surface du verre. Le verre anti-réflex spécial peut réduire considérablement la réflexion indésirable.

Les absorbeurs classiques impliquent des panneaux revêtus de matériaux métalliques avec une conductivité thermique élevée. L’énergie thermique est collectée et transférée vers le fluide





Les absorbeurs d’acier inoxydable fonctionnent en transférant l’énergie thermique plus directement sur le fluide. Seulement 0,6 mm sépare le rayonnement solaire entrant du fluide du circuit primaire. La chaleur ne doit que pénétrer dans la fine tôle en acier inoxydable. Les panneaux sont mécaniquement résistants et conçus pour être utilisés dans des systèmes sous pression. Visuellement, ils sont similaires aux collectionneurs conventionnels.

L’acier inoxydable a une conductivité thermique inférieure à celle d’autres métaux. Cependant, une conception spécifique peut compenser cela. Étant donné que l’énergie ne doit pas être effectuée sur de longues distances, il n’est pas nécessaire de disposer de matériaux plus coûteux avec une conductivité thermique élevée. Les propriétés matérielles intrinsèques de l’acier inoxydable, une excellente résistance à la corrosion et une durabilité exceptionnelle peuvent être entièrement utilisées.

Cadres en acier inoxydable pour panneaux solaires thermiques

Quel que soit le matériau utilisé pour fabriquer les panneaux solaires thermiques, ils ont besoin d’un cadre résistant. L’acier inoxydable est à nouveau l’option préférée. Les châssis en acier inoxydable résistent aux conditions robustes d’un chantier. Bien que l’acier inoxydable ait une densité plus élevée que les autres métaux, il a également une résistance mécanique beaucoup plus élevée. Par conséquent, l’épaisseur de la paroi des cadres en acier inoxydable peut souvent être réduite jusqu’à un point où elles sont d’un poids similaire aux options «métal léger».

En raison de leurs propriétés mécaniques uniques, les cadres en acier inoxydable peuvent être assez minces. Ceci est utile d’un point de vue architectural. Les cadres en acier inoxydable résistent également aux fortes charges de vent et de neige – un avantage dans certaines parties du monde où les panneaux sont exposés à ces éléments.

L’acier inoxydable est choisi pour être utilisé dans les panneaux solaires principalement en raison de sa résistance à la corrosion supérieure. Les métaux légers, bien qu’ils soient souvent considérés comme résistant à la corrosion, peuvent en fait subir une corrosion. Cependant, comme les produits de corrosion sont blancs, ils sont moins visibles. L’acier inoxydable est résistant à la corrosion à travers et à travers. Même si le matériau est endommagé, sa capacité d’auto-cicatrisation intrinsèque garantit que la surface ne se décolore pas ou ne se corrode pas. Cette propriété unique s’appelle passivation.

Panneaux de toiture en acier inoxydable non émaillés

Pourquoi mettre des panneaux solaires sur l’enveloppe du bâtiment si le panneau solaire peut être l’enveloppe du bâtiment? Il y a plus de 20 ans, les concepteurs ont développé un système qui intègre les deux fonctions. D’une part, il s’agit d’un panneau de toiture architecturant, d’autre part, il s’agit d’un collecteur solaire.



Le système utilise un panneau de type coussin. Le panneau se compose de deux feuilles en acier inoxydable de 0,6 mm qui sont formées en une structure en forme de plaquette. Les deux feuilles sont assemblées à dos, les pics et les creux étant décalés les uns contre les autres afin que le fluide puisse circuler à travers les vides résultants. Les deux feuilles sont soudées par points entre les bosses carrées et soudées soudées à la périphérie. Cette configuration assure un écoulement d’eau uniformément répandu dans le panneau.

La surface extérieure est en noir chromé. Cette couche fonctionnelle rappelle les matériaux de toiture classiques comme l’ardoise ou la toiture. Il met à jour les panneaux en une caractéristique architecturale. La réflectivité du panneau est faible, ce qui le rend parfaitement compatible avec tout environnement bâti.

Les collectionneurs peuvent perdre de la chaleur la nuit s’ils ne sont pas glacés. Si le rendement par mètre carré est la seule considération, les collecteurs non émaillés peuvent avoir une efficacité globale inférieure à celle des vitrages. Cependant, comme les collecteurs peuvent remplacer complètement les panneaux de toiture classiques dans l’enveloppe du bâtiment, des surfaces plus généreuses sont disponibles pour compenser cet effet.

Dans les systèmes glacés, l’efficacité globale d’un panneau dépend en grande partie de son orientation. Dans les systèmes non émaillés, les effets de la pente et de l’orientation sont réduits. Une position inclinée face au soleil de midi n’est pas essentielle. Le rayonnement diffus est également bien absorbé. Pour ces raisons, les panneaux en acier inoxydable non émaillés peuvent également être utilisés sur des surfaces verticales, même en couvrant des façades complètes.

Les panneaux non émaillés peuvent également être utilisés pour générer de la chaleur de procédé ou pour chauffer des piscines. Les tests de laboratoire, ainsi que plus de 20 ans d’expérience pratique, prouvent la durabilité de la solution en acier inoxydable.

Panneaux organiques en acier inoxydable non émaillés

Des tôles organiques sont également utilisées dans la production de panneaux solaires. L’acier inoxydable est un substrat idéal. Même si le revêtement est endommagé, par exemple, pendant l’érection, le matériau de support ne se corrode pas. Les collecteurs de type coussin sont utilisés.

La conception simple fournit une solution économiquement rentable. L’acier inoxydable ferritique (un alliage fer-chrome) a également été utilisé avec succès. L’utilisation de l’énergie solaire n’est en aucun cas limitée aux bâtiments de prestige haut de gamme. Dans les immeubles d’appartements, l’utilisation de l’énergie solaire est également logique. Certains pays ou autorités locales utilisent désormais l’énergie solaire dans des types particuliers de bâtiments tels que les nouveaux blocs d’appartements qui dépassent une taille spécifique. Le logement social ne fait pas exception. Surtout dans les climats chauds, où la lumière du soleil est disponible en abondance, les panneaux ont un potentiel d’applications en volume.



Connecteurs

Indépendamment du matériau utilisé dans les panneaux, les connecteurs sont souvent en acier inoxydable. L’acier inoxydable ultra-mince peut être transformé en une structure en forme de soufflet et facilement courbée. Les connecteurs ne vieillissent pas sous l’influence des rayons ultraviolets et résistent à la corrosion dans les conditions atmosphériques les plus diverses.

Cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques (PV) transforment la lumière du soleil en électricité. De nombreuses technologies sont disponibles pour créer des cellules photovoltaïques. Une solution utilise des cellules de forme de plaquette, qui sont constituées de silicium semblable à celui utilisé dans la fabrication de puces d’ordinateur. Un manque de capacité de production pour ces cellules a été un goulet d’étranglement dans le développement de la technologie depuis de nombreuses années. Aujourd’hui, des alternatives comme les cellules amorphes sont disponibles, ce qui donne à l’utilisateur une gamme d’options techniques.

Modules photovoltaïques flexibles sur toits en acier inoxydable

L’intégration des appareils solaires est une considération importante dans la conception du bâtiment. L’enveloppe du bâtiment (y compris les toits et les façades) existe de toute façon. Les éléments de construction multifonctionnels, tels que les collecteurs thermiques et les modules photovoltaïques, peuvent transformer un toit ou une façade en une centrale thermique ou électrique.

Des toits plats

Des cellules photovoltaïques flexibles peuvent être appliquées sur des tôles couvrant un toit. La toiture en acier inoxydable est particulièrement adaptée car il n’y a aucune limitation ni l’angle d’inclinaison du toit ni son étanchéité.





Les cellules PV présentent des performances optimales lorsqu’elles sont orientées vers le soleil (vers le sud dans l’hémisphère nord et vers le nord dans l’hémisphère sud) et ont une inclinaison correspondant à la latitude géographique. Les modules de silicium cristallin sont sensibles aux écarts par rapport à cette situation idéale. Cependant, les modules à couche mince (tels que le silicium amorphe) sont beaucoup moins sensibles à l’orientation. Cela permet d’intégrer les modules dans les toits, même les toits plats,sans perdre trop d’efficacité énergétique. L’efficacité des cellules photovoltaïques à base de silicium amorphe est d’environ 6%. Cela signifie qu’environ 15 m2 de modules génèrent 1,0 kW d’énergie électrique sous le soleil. Les modules flexibles sont stratifiés sur les éléments de toiture en acier inoxydable. Comme ils sont étanches, la connexion électrique peut être réalisée par des trous dans les éléments de toiture qui sont couverts par les modules photovoltaïques. Le toit est serré et fini en une seule opération. Les connexions et l’installation du système électrique sont réalisées plus tard à l’intérieur du bâtiment.

Toits inclinés

La combinaison de différentes fonctions dans une unité est une méthode éprouvée de construction de bâtiments économique. C’est aussi une caractéristique importante de la conception architecturale. Les appareils d’énergie solaire peuvent être ajoutés sous forme de boîtes aux toits ou aux façades. Cependant, une meilleure et plus efficace méthode consiste à intégrer ces éléments dans les toits et les façades en tant qu’éléments composés multifonctionnels.

TOITS INCLINÉS

Des cellules photovoltaïques flexibles (par exemple, des cellules triples de silicium amorphe) sont appliquées sur des tôles couvrant un toit. La toiture en acier inoxydable convient particulièrement car il n’y a pas de limite à l’angle d’inclinaison du toit ou à son étanchéité.

Les unités composites photovoltaïques en acier inoxydable multifonctionnelles peuvent être des éléments à feuilles simples ou sandwiches. Dans les deux cas, le côté extérieur est stratifié, partiellement ou complètement, avec des modules photovoltaïques flexibles. L’entrée du câble sur le côté intérieur est couverte par le module. La protection contre les intempéries et le gain d’énergie photovoltaïque peuvent être intégrés dans le toit de manière très simple à l’aide de ces modules. Il est également possible de rendre l’intégralité du toit PV actif, ou de combiner des sections actives avec celles non actives.

L’avantage de construire avec des modules photovoltaïques intégrés est que le système composé de base peut être appliqué de la manière habituelle. Cela comprend toutes les conditions constructives et les connexions à d’autres parties du bâtiment. Le toit peut être fini avant l’achèvement du système électrique à l’intérieur du bâtiment.

Intégration architecturale de modules photovoltaïques cristallins

L’intégration architecturale de la technologie solaire est souvent un sujet de préoccupation. Idéalement, les panneaux solaires devraient être considérés comme faisant partie de l’expression architecturale et un moyen de fournir une structure visuelle aux toits et aux façades. Dans le but d’intégrer les meilleures technologies, des solutions de toiture en acier inoxydable ont été développées qui correspondent précisément aux panneaux photovoltaïques.

Une solution consiste à faire en sorte que les panneaux solaires et les plateaux métalliques du toit soient de même largeur. Les panneaux sont entièrement enfoncés dans les vides, créant ainsi une peau de couverture uniforme et agréable à l’esthétique.



Les joints peuvent être soudés par soudure pour produire un toit étanche en permanence. Souvent, les aciers inoxydables de type 304 et 316L sont choisis à cet effet. Les classes ferritiques à alliages supérieurs ont également été utilisées avec succès. Cette technologie de toiture est la seule option métallique qui peut être utilisée sur des toits à zéro degré ou des pièces non inclinées.

Les matériaux de toiture devraient correspondre à la durabilité des panneaux solaires. La corrosion générale est pratiquement absente en acier inoxydable. En conséquence, il n’y a pas de limites évidentes à la durabilité du toit. Généralement, la durée de vie utile d’un toit en acier inoxydable n’est limitée que par la durée de vie utile du bâtiment dans son ensemble. L’acier inoxydable est certainement un bon investissement à la fois dans la durabilité et l’esthétique sur tout type de bâtiment, y compris les maisons privées.

Fixations

Quel que soit le type d’énergie solaire utilisée – elle implique généralement des panneaux. Les panneaux doivent être fixés en toute sécurité, généralement vers un toit. Les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des éléments de fixation sont très importantes pour la sécurité de l’installation.

L’acier inoxydable est l’une des options les plus fiables pour cette application. Une fois installé, les panneaux cachent souvent les attaches et les rendent inaccessibles pour une inspection ultérieure. Dans les zones cachées, l’accumulation de saletés ou de polluants est difficile à contrôler. Pour cette raison, un matériau résistant à la corrosion, comme l’acier inoxydable, est nécessaire. Les attaches doivent avoir au moins la même durabilité que les cellules photovoltaïques (c’est-à-dire plusieurs décennies) sans perdre leur fiabilité.

Dans de nombreuses régions du monde, l’apparition de conditions météorologiques extrêmes comme les orages, les précipitations torrentielles ou les tempêtes de neige a augmenté. Les attaches doivent également résister à ces conditions extrêmes. Certains pays adaptent leurs codes de construction en conséquence, en augmentant les exigences sur les éléments de fixation et les panneaux solaires.

Des classiques classiques comme 304 et 316 ont été utilisées pour les attaches. Cependant, certains des aciers inoxydables duplex à faible teneur en alliage (contenant environ 23% de chrome et 4% de nickel) ont fait des incursions dans cette application récemment. Il y a plusieurs raisons à cette modification. Par rapport aux notes austénitiques usuelles, les nuances duplex ont une résistance mécanique considérablement plus élevée, même dans les fabrications soudées. L’épaisseur de la paroi peut souvent être réduite, ce qui conduit à des designs plus légers et visuellement moins discrets. En raison de leur composition d’alliage, les notes recto verso sont souvent particulièrement rentables. Techniquement, leur résistance à la corrosion des piqûres et des crevasses est semblable ou même supérieure à celle des grades de référence comme 304 et 316. Une dilatation thermique plus faible facilite la conception.

Acier inoxydable, l’option durable

Il existe de nombreuses approches pour produire de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire provenant de l’énergie solaire. Quelle que soit la technologie, l’acier inoxydable a un rôle à jouer. Il peut être utilisé dans le cadre d’un substrat de cellules amorphes ou comme matériau collecteur dans des panneaux solaires thermiques. Il se trouve dans des composants auxiliaires tels que des cadres, des attaches et des connecteurs. L’acier inoxydable peut également être un élément essentiel dans les équipements en aval tels que les réservoirs et les échangeurs de chaleur. Chaque fois qu’il est utilisé, l’acier inoxydable contribue à la durabilité et à l’écologie de notre environnement bâti.