FR - NL - EN - DE

Outils:

FAQ / glossaire

Sommaire

Pour démystifier les termes utilisés par nos ingénieurs et les scientifiques de l'énergie et du climat, nous avons, pour votre facilité, établit un glossaire par rubriques avec quelques liens:

1. CAPTEURS SOLAIRES & COMPOSANTS
2. CULTURE SOLAIRE
3. ENERGIES RENOUVELABLES
4. ECO-DEVELOPPEMENT
5. GEOMETRIE SOLAIRE
6. PHENOMENES THERMIQUES
7. SYSTEMES SOLAIRES ACTIFS & PASSIFS
8. TERMINOLOGIE DU RAYONNEMENT
9. UNITES DE MESURE

1. CAPTEURS SOLAIRES & COMPOSANTS

Absorbeur

L'absorbeur est un composant d'un capteur qui a pour fonction d'absorber le rayonnement solaire incident, de le convertir en chaleur et de transmettre celle-ci à un fluide caloporteur.

Capteur solaire

Un capteur solaire est un dispositif destiné à absorber le rayonnement solaire et à transmettre la chaleur ainsi produite à un fluide caloporteur.
L'ouverture du capteur est la surface à travers laquelle le rayonnement solaire non concentré est admis dans le capteur.
Un capteur plan est un capteur sans concentration dans lequel la surface de l'absorbeur est sensiblement plane.
Un capteur à circulation de liquide est un capteur dans lequel le fluide caloporteur est un liquide.
Un capteur à air est un capteur dans lequel le fluide caloporteur est l'air.

Un capteur solaire intégré est un capteur solaire faisant office de toiture. Il est un élément du "clos ou du couvert", il entre dans la garantie décennale d'un bâtiment.

Étang solaire

Un étang solaire est un capteur solaire de grande dimension avec stockage de chaleur intégré. C'est un bassin d'eau salée, naturel ou artificiel, composé de trois zones :
A. La partie haute est peu salée, l'eau réagit comme dans un étang normal et la température reste proche de l'air ambiant.
B. La partie basse est très salée, exposée au rayonnement solaire, elle peut devenir très chaude (60 à 100°C).
C. La partie intermédiaire, où la salinité augmente avec la profondeur et crée un gradient de densité qui empêche la thermo-circulation. Cette zone réagit comme une isolation thermique transparente, elle est traversée par le rayonnement solaire qui est absorbé et piégé par l'eau très salée en partie basse. Voir Étang solaire

Capteur à concentration

Un capteur à concentration est un capteur solaire comportant un système optique (réflecteur, lentilles,  ...) destiné à concentrer sur l'absorbeur le rayonnement ayant traversé l'ouverture.
Un capteur cylindro-parabolique est un capteur à concentration à foyer linéaire utilisant un réflecteur cylindrique de section parabolique. Image
Un capteur paraboloïde est un capteur à concentration utilisant un réflecteur en forme de paraboloïde de révolution.

Un capteur CPC (Compound Parabolic Concentrator) est un capteur plan ou à tubes sous vide avec un réflecteur "concentrateur à segments paraboliques". Les réflecteurs CPC ont une géométrie qui permet au rayonnement solaire direct et diffus d'atteindre l'absorbeur. Image

Un héliostat est un instrument comportant un miroir plan ou légèrement concave qui permet de réfléchir les rayons du Soleil dans une direction fixe malgré le mouvement diurne.

Un four solaire est un dispositif dont l'élément essentiel est un miroir concave de grand diamètre qui concentre le rayonnement solaire et permet d'obtenir des températures très élevées au foyer. Image

Capteur sous vide

Un capteur à tube sous vide est un capteur solaire fait de tubes transparents généralement en verre, comportant un espace vide d'air entre la paroi extérieure de chaque tube et son absorbeur.
En général, la pression dans l'espace vide est inférieure à 1 Pa. Ainsi, les déperditions thermiques convectives de l'absorbeur sont quasiment éliminées.

Rendement

Le rendement d'un capteur est le rapport entre l'énergie extraite par le fluide caloporteur pendant un intervalle de temps donné et le produit de l'irradiation solaire pendant le même intervalle de temps sur le capteur par sa superficie, dans les conditions de l'état stationnaire.
Note : La superficie de référence du capteur (superficie hors-tout, superficie d'entrée ou air de l'absorbeur) utilisée pour le calcul du rendement doit être spécifiée.
L'état stationnaire est l'état d'un capteur où la puissance extraite et les pertes sont égales au flux du rayonnement solaire incident.

Superficie

La superficie d'entrée est l'aire maximale de la section droite du rayonnement pouvant atteindre le volume contenant l'absorbeur, directement ou par réflexion.
L'ouverture du capteur est la surface à travers laquelle le rayonnement solaire non concentré est admis dans le capteur.
La superficie hors-tout pour un capteur est l'aire maximale de la projection droite du capteur complet, à l'exclusion des supports et conduits de raccordement. Pour un champ ou un assemblage des capteurs, on considère l'ensemble du champ ou de l'assemblage y compris les bordures et supports.

Stagnation

La stagnation est l'état d'un capteur ou d'un système sans circulation du fluide caloporteur.
La température de stagnation se réfère généralement à la température du fluide caloporteur sans circulation où les déperditions thermiques sont égales au flux du rayonnement solaire incident.

Surface sélective

La surface dont les propriétés optiques (facteurs de réflexion, d'absorption, de transmission ainsi que l'émissivité) dépendent de la longueur d'onde considérée est dite surface sélective.
La surface sélective utilisée pour l'absorbeur d'un capteur solaire est généralement peu émissif aux températures d'utilisation et ainsi les déperditions thermiques par émission sont réduites.

Distillation solaire

La distillation solaire est une technique qui utilise le rayonnement solaire pour chauffer de l'eau saumâtre dans un bac couvert par un vitre incliné. L'eau dans le bac s'évapore et la vapeur d'eau se condense sur la surface du vitre. La condensation forme des gouttes d'eau pures qui coulent sur le vitre incliné pour être récupérées dans un récipient propre.


Coupe sur un distillateur solaire artisanal
Voir aussi Expériences

Normalement, quand de l'eau salée et de l'eau douce sont mises dans un récipient, séparée par une membrane semi-perméable., c'est l'eau pure qui migre vers la solution salée. Mais si on exerce une pression forte sur l'eau salée, le processus est inversé, alors elle est appelée osmose inverse. Le passage forcé à travers la membrane semi-perméable filtre tous les éléments indésirables que peut contenir l'eau. Ce procédé, est peu gourmand en énergie, et la plupart des usines de traitement des eaux saumâtres sont équipées aujourd'hui. Il est possible d'utiliser les panneaux photovoltaïques pour fournir l'énergie électrique pour les pompes et les compresseurs.

2. CULTURE SOLAIRE

Bon mots et devises "La gloire est le soleil des morts." Honoré de Balzac

"Le soleil me fait chanter." (Lou soulèu me fai canta.) Devise de Frédéric Mistral

"Le soleil aime la terre
La terre aime le soleil
C'est comme ça
Le reste ne nous regarde pas." Jacques Prévert ("Soyez polis" 1963)

"Ô Soleil ! Toi sans qui les choses
Ne seraient que ce qu'elles sont." Edmond Rostand

"Hora fugit, sol manet" (l'heure s'enfuit, le soleil demeure)

Botanique

Un arbre à feuillage caduc perd ses feuilles à l'automne, permettant l'ensoleillement d'hiver et l'ombrage en été.
Un arbre à feuillage persistant maintient une protection en hiver contre le vent.

Le photosynthèse est la production solaire de biomasse végétale et d'oxygène à partir du gaz carbonique de l'air.
Le phototropisme est la croissance ou mouvement des végétaux dans la direction d'une source lumineuse. Ainsi dans une serre les plantes se développent et se tournent vers la paroi vitrée d'ou vient la lumière.

un tournesol est une plante annuelle de grande taille, à grosse inflorescence jaune qui se tourne vers le soleil, et dont les graines fournissent de l'huile alimentaire et un tourteau utilisé dans l'alimentation du bétail.
Un héliotrope est une plante qui tourne vers le soleil. C'est une plante à fleurs odorantes violettes, mauves ou blanches.
Une treille est une vigne dont les rameaux sont soutenus pour faire une tonnelle. Offrant, ainsi, une protection solaire pendant la saison chaude.

Dieux Shamash est le dieu Soleil du panthéon assyro-babylonien. Il est représenté symboliquement par un roue à rayons. Dieu omniscient, on le voit dicter ses lois au roi de Babylone sur le code d'Hammourabi.  

est le grand dieu égyptien du Soleil. Il bénéficiait d'une faveur de l'Ancien Empire, le pharaon avait le titre de "fils de Rê et pouvait le joindre dans sa barque. Les pyramides étaient à la fois la colline primordiale sur laquelle Rê accomplit la création et la symbolisation des rayons du Soleil, ainsi que l'escalier qui monte au ciel.
Aton est identifié au "disque solaire". La reforme religieuse instaurée par Aménophis IV (Akhenaton) plaçait Aton comme le seule forme d'apparition du divin.

Hélios, le Soleil est un descendant d'Ouranos et de Gaia, d'une génération antérieur aux Olympiens dans la mythologie grecque. Il est un jeune homme d'une très grande beauté, à la chevelure d'or. Chaque matin, précédé par le char de l'Aurore, il s'élance sur son attelage de feu. Hélios s'est fait éclipser par Apollon dès que Homère a chanté l'Iliade.
Apollon voit clair et loin, il emplit l'air d'une musique harmonieuse qui charme les dieux et les hommes. Il a des sanctuaires à Délos et à Delphes où son retour est célébré chaque année avec l'été.
A Rome, Apollon a été adopté sous le nom de Phoebus.

Surya est le Soleil dans le panthéon hindoue. Il est reconnaissable aux deux fleurs de helumbium qu'il porte à la hauteur de ses épaules et à son char symbolisé par une roue unique et sept chevaux.

Huitzilopochtli est le dieu du Soleil et de la guerre chez les Aztèques. Il est généralement représenté sous l'apparence d'un oiseau mouche ou un guerrier portant une armure et un casque de plumes de colibri. Les Aztèques croyaient que le dieu du Soleil avait besoin d'une nourriture quotidienne du sang et des cœurs humains, et que, constituant le peuple du Soleil, ils devaient fournir au dieu ses victimes.
Dans le mythologie Maya, Toniatiuh est le cinquième dieu du Soleil après les quatre cycles de création et de destruction précédentes. Voir Toniatiuh au centre d'un Calendrier Maya
Au Pérou à Machu Picchu, on peut voir un horloge d'ombre qui décrit le mouvement du soleil, représenté par Inti, le dieu du Soleil Inca.

Amaterasu-o-mi-kami représente le Soleil dans la mythologie japonaise. Il (ou elle) est la divinité qui luit au ciel.
Certaines sectes bouddhiques ont voulu intégrer la divinité solaire dans leur panthéon en faisant d'elle un avatar.

Inventeurs Archimède 287-212 av. J.-C
Lorsque Syracuse fut assiégée par la flotte romaine, en 209 av. J.-C., pendant la deuxième guerre punique, on lui attribue l'invention d'un moyen d'incendier les navires ennemis en concentrant sur eux les rayons du soleil grâce à un jeu de miroirs. 

Antoine Becquerel 1788-1878
Il a inventé la pile photovoltaïque en 1839.
(Son petit-fils Henri a découvert la radio-activité).

Charles Vernon Boys 1855-1944
Physicien anglais, inventeur du capteur cylindro-parabolique, qui a été mis en œuvre pour la première fois en 1912. Voir Centrale de Meadi

Arthur Brown 19 ?
Architecte américain, précurseur de l'architecture solaire passive aux États-Unis dans les années '40. Voir Maison à Tucson.

Nicolas Copernic 1473-1543
Astronome polonais qui a avancé la théorie de héliocentrisme où la terre et les autres planètes tournaient autour du Soleil. Voir portrait

Antoine Laurent de Lavoisier 1743-1794
Chimiste, il a inventé un four solaire utilisant des lentilles convergentes afin de fondre des métaux sans la pollution des combustibles. Voir Fours solaires

Augustin Mouchot 1835- ?
Mathématicien de Tours, inventeur de capteurs solaires à concentration, il a développé des systèmes de poursuite du Soleil et des fours solaires. Voir Moteur de Mouchot.

Isaac Newton 1642-1727
Il donna en 1669 une théorie de la composition de la lumière blanche qui est devenu la fondation de la spectroscopie. Voir portrait.

Horace-Bénédicte de Saussure 1740-1999
Physicien suisse, il inventa la "boite chaude" en 1767 afin de démontrer l'effet de serre. Il est considéré comme le précurseur du capteur solaire plan. Image.

Socrate 470-399 av.JC
Philosophe grec qui a enseigné la construction bioclimatique (entre autres choses). Voir Maison de la Grèce antique

Robert Stirling (1790-1878)
Le Pasteur écossais Robert Stirling a déposé un brevet pour un "moteur à air chaud" en 1816. L'air enfermé dans un cylindre étant soumis à 4 cycles : chauffage, détente, refroidissement et compression au moyen d'une source de chaleur externe, afin de produire un mouvement rotatif. Malgré de nombreuses applications le moteur "Stirling" ne résistait pas à la compétitivité économique d'abord des moteurs à vapeur et ensuite des moteurs à combustion interne. 
Actuellement, les avantages écologiques : silence de fonctionnement, rendement élevé, fiabilité nécessitant peu de maintenance et absence totale de pollution si la source de chaleur est le soleil, font que les moteurs "Stirling" sont utilisés en liaison avec des capteurs solaires à concentration pour produire de l'électricité. Voir Centrales thermiques solaires

Félix Trombe 19 ?
Chimiste français qui a fait construire des fours solaires à Mont Louis et à Odeillo dans les Pyrénées, comme laboratoires du CNRS . Il a développé les systèmes passifs de chauffage solaire et notamment le "mur Trombe". Voir Le Mur Trombe

Santé L'héliothérapie est un traitement médical par la lumière solaire. Emploi des bains de soleil comme agents thérapeutiques, par exemple, dans le traitement de la tuberculose osseuse.
Un centre héliomarin est un lieu où l'héliothérapie est combine avec un séjour au bord de la mer.

Un solarium est un établissement où l'on traite certaines affections par la lumière solaire, ou simplement un emplacement aménagé pour les bains de soleil.

3. ENERGIES RENOUVELABLES

Énergies renouvelables

Les énergies renouvelables utilisent des flux d'énergies d'origine naturelle (soleil, vent, eau, croissance végétale, géothermie...). Elles constituent donc une alternative aux énergies fossiles à plusieurs titres : elles sont inépuisables ; elles autorisent une production décentralisée adaptée à la fois aux ressources et aux besoins locaux ; elles préservent l'environnement car elles n'émettent pas de gaz à effet de serre, ne produisent pas de déchets et n'entraînent ni risques majeurs, ni nuisances locales significatives.

Biomasse

La biomasse est la masse de matière vivante, qu'elle soit animale ou végétale. La matière organique morte fait partie de la biomasse, car elle abrite tous les micro-organismes de décomposition.
L'énergie de la biomasse, produite par combustion, est la seule qui soit utilisée à grande échelle au niveau mondial.

La bioconversion est la transformation énergétique basée sur un processus vivant et par extension, les techniques produisant de l'énergie à partir du vivant.

Le biogaz est une émanation naturelle de débris végétaux ou d'excréments animaux en fermentation dans une enceinte close maintenue à une certaine température. Les termes "gaz de fumier" ou "biométhane" sont employés aussi.
Le biogaz est combustible. Il se compose de 50 à 70 % de méthane, 35 à 40 % de gaz carbonique, 1 à 3 % d'hydrogène, 0,1 à 1 % d'oxygène, de 0,5 à 3 % d'azote, de 1 à 5 % de gaz divers (hydrogène sulfuré, ammoniac etc.) et de vapeur d'eau. 

Un digesteur désigne le récipient où se déroulent les fermentations biométhanogènes.
La fermentation est la transformation de certaines substances organiques sous l'action d'enzymes sécrétées par des micro-organismes.
Mésophile décrit des fermentations se déroulant entre 20 et 45°C.
Aérobie décrit de micro-organismes ayant besoin d'air (oxygène) pour se développer. Par extension, aérobie décrit le processus utilisant ces micro-organismes. Contraire : anaérobie.

Biocarburants

Les biocarburants sont une source d'énergie liquide ou gazeuse produite à partir de la biomasse. On distingue deux grandes classes de biocarburants :
- les alcools, obtenus à partir de cultures riches en sucre ou en amidon (sorgho, betterave).
- les huiles, obtenues à partir des graines oléagineuses (colza, soja, tournesol)

Les alcools comme les huiles peuvent être modifiés pour obtenir des esters méthyliques. Les applications sont principalement leur utilisation dans les moteurs automobiles.

Le méthanol (CH3OH) est un alcool dérivé du méthane (alcool méthylique). Il peut servir comme fioul ou additif.

L'éthanol (C2H5OH)   se rencontre sous forme d'esters (alcool éthylique) dans la nature; il est beaucoup moins répandu que le méthanol.

La bagasse est la matière fibreuse qui reste après l'extraction du jus de la cane à sucre, elle est souvent utilisée comme combustible.

La combustion est une réaction chimique qui unit un combustible avec l'oxygène, elle produit de l'énergie calorifique. Le développement de la société industrielle et la sauvegarde de l'environnement dépendent de la maîtrise de cette réaction.

Énergie éolienne

Une éolienne est un moteur actionné par le vent.
Un aérogénérateur est un générateur de courant électrique utilisant l'énergie du vent.

Il existe deux types d'éoliennes modernes: celle a axe horizontal dont le rotor ressemble a une hélice d'avion; et l'éolienne a axe vertical dont la forme s'apparente a celle d'un batteur à œuf à l'envers. Dans les deux cas, les éoliennes capturent l'énergie du vent et la transforment en énergie électrique (aerogénérateur) ou mécanique (éolienne de pompage, de sciage, etc).

Une ZDE (zone de développement éolien) délimitent les endroits où pourront se construire les futurs projets éoliens. Cette disposition vise à éviter la dispersion et le mitage des installations sur le territoire.

Un parc éolien est un ensemble de plusieurs aérogénérateurs sur un site, connectés au réseau d'électricité au même point.
La puissance nominale est la puissance électrique continue maximale qu'un aérogénérateur (ou un générateur photovoltaïque) peut délivrer, de par sa conception, dans des conditions normales d'opération.

Les aérogénérateurs les plus courants sont à axe horizontal et composés d'un mât, d'un rotor, d'une nacelle, du système de régulation, et du poste de transformation moyenne tension.
Le mât est l'élément sur lequel est fixé la nacelle et son rotor.
La nacelle est l'enveloppe des éléments mécaniques situés en tête de mât.
Un rotor est un dispositif à 2 ou 3 pales qui capte l'énergie du vent.
Les pales sont les branches de l'hélice sur lesquelles s'exerce la force du vent.
L'arbre lent est l'élément qui relie le moyeu du rotor au multiplicateur.
L'arbre rapide est l'élément qui entraîne la génératrice.

La force du vent est l'intensité avec laquelle le vent souffle. Elle s'exprime en mètres par seconde, en kilomètres par heure ou en nœuds. Cependant, en l'absence d'instrument de mesure, il est toujours possible d'estimer la vitesse du vent d'après l'échelle de Beaufort.

Un anémomètre est un instrument pour mesurer la vitesse du vent. On distingue les anémomètres suivant le principe sur lequel ils sont fondés. Les anémomètres mécaniques mesurent la pression dynamique que le vent exerce sur des éléments mécaniques (coquilles, plaque) ou directement la vitesse à l'aide d'un tube de Pitot, tandis que les anémomètres électriques déterminent la quantité de chaleur dissipée dans l'air par des filaments chauffés électriquement.

Une girouette est un capteur de mesure de la direction du vent. Dans le cas d'un système aérogénérateur, elle transmet ses signaux au système de contrôle.

La rose des vents est utilisée pour décrire la direction d'où vient le vent, traditionnellement elle utilisent 36 directions: l'est correspond à 09, le sud à 18, l'ouest à 27, le nord à 36, l'indication 00 étant réservée à la représentation des vents faibles (pas de direction déterminée). Rose des vents en France métropolitaine

Les vents régionaux et locaux sont nombreux et variés. Ils tirent leurs noms de leurs caractéristiques locales ou de leur origine géographique.
Vents régionaux en France métropolitaine

NIMBY "Not in my back yard : pas dans mon jardin !". Phénomène de rejet par la population locale d'un projet d'installation lors qu'il est dans le voisinage.

Énergie géothermique

L'énergie géothermique est l'énergie extraite des eaux chaudes ou de la vapeur présente dans certaines parties de la terre à fort degré géothermique.
On distingue les gisements géothermiques suivant leur profondeur et leur température.
- Les gisements de basse énergie sont constitués par des nappes situées entre 1 500 et 2 000 m de profondeur, où la température de l'eau varie entre 50 et 90 °C. En France, les régions les plus favorables sont le Bassin parisien, le Bassin aquitain et la vallée du Rhône.
- Les gisements de moyenne énergie sont constitués par des nappes situées à une profondeur de 2 000 à 3 000 m, où la température de l'eau est comprise entre 90 et 150 °C. Cette température est suffisante pour produire de l'électricité. Les gisements de moyenne énergie sont peu importants en France.
- La géothermie dite de haute énergie est utilisée dans les régions volcaniques où de la vapeur d'eau ou de l'eau sous pression, dont la température varie entre 150 et 320 °C, est disponible à faible profondeur. Cette température est suffisante pour produire de l'électricité. La France a une installation à Bouillante (Guadeloupe) et il y a des grandes installations en Italie, en Californie, ainsi qu'aux Philippines.

Une sonde géothermique (ou capteur enterré) est un échangeur de chaleur constitué de tubes de poléthylène insérés verticalement dans un forage de plusieurs dizaines de mètres de profondeur et dans lesquels circule un liquide antigel qui prélève la chaleur du sol environnant.

Le terme géothermie est aussi employé pour le captage de la chaleur emmagasinée dans le sol à faible profondeur. Cette chaleur géothermale (d'origine solaire) est utilisée comme source chaude pour le chauffage avec une pompe à chaleur.
Le COP (coefficient de performance) décrit la performance énergétique d'une PAC (pompe à chaleur). Le COP est le rapport entre la quantité de chaleur produite par la PAC et l'énergie électrique consommé par le compresseur.
Le fluide frigorigène confiné dans le PAC assure lors de ses changements de phase (gaz, liquide) les transferts de chaleur.

Énergie hydraulique

L'énergie hydraulique vient d'un potentiel énergétique lié à l'exploitation de la chute d'un cours d'eau ou d'un barrage pour la transformer en énergie électrique à l'aide de turbines hydrauliques.
Une turbine hydraulique est une machine destinée à convertir l'énergie d'un fluide en énergie mécanique de rotation. Différentes types de turbines (Pelton, Francis, Kaplan) permettent d'optimiser le rendement de l'installation en fonction des caractéristiques de la chute

Un bassin versant est une région drainée par une rivière et ses affluents. C'est la somme des bassins versants qui constitue le bassin d'un fleuve.

Un moulin à eau est une machine qui utilise l'eau comme force motrice. La partie principale est une meule destinée à moudre le grain pour le transformer en farine.
Une roue hydraulique tourne sur son axe et transforme l'énergie de l'eau en énergie mécanique.
Une roue à aubes est une grande roue hydraulique verticale à palette.
Une roue à augets est une roue hydraulique dont les aubes inclinées forment un récipient et dont l'action est déterminée par le poids de l'eau. Selon la hauteur d'admission de l'eau dans les augets, on dit qu'il s'agit d'une roue "de dessus", "de poitrine" ou "de côté".

Une centrale hydroélectrique est un ensemble industriel qui permet de transformer l'énergie naturelle de l'eau en énergie mécanique, puis en électricité.
Une microcentrale est une installation hydroélectrique transformant l'énergie hydraulique en énergie électrique dont la puissance n'excède pas 500 kW.
Une centrale hydroélectrique de haute chute est une centrale qui utilise une chute d'eau utile de 50 m. Généralement cette chute est équipée de turbines Pelton.
Une centrale hydroélectrique de moyenne chute est une centrale qui utilise une chute d'eau utile de 5 à 100 m. Généralement cette chute est équipée de turbines Francis.
Une centrale hydroélectrique de basse chute est une centrale qui utilise une chute d'eau utile de 2 à 20 m. Généralement cette chute est équipée de turbines Kaplan.
Voir aussi : Société Hydrotechnique de France  http://www.shf.asso.fr/

Une turbine Pelton est une roue à augets qui tourne sur un axe. La vitesse de sortie de l'eau sur l'injecteur est fonction de l'hauteur de la chute. La vitesse périphérique de la roue est de la moitié de celle de l'eau. Cet écart crée l'énergie. L'injecteur est composé d'une buse et d'un pointeau. L'ensemble est réglable et contrôle le débit de l'eau.
Le corps d'une turbine Francis à la forme d'un escargot et la roue est à aubes fixes.
Une turbine Kaplan est à hélices avec des directrices et pales fixes ou orientales pour régler le débit de l'eau. La turbine tourne à une vitesse de 100 à 200 tours minute. Un multiplicateur de vitesse permet d'entraîner une génératrice d'électricité ou un alternateur.

Énergie marémotrice

L'énergie marémotrice (énergie des marées ; houille bleue) peut être récupérée en exploitant le potentiel énergétique dû au déplacement vertical d'une masse d'eau à différents niveaux ou à l'énergie cinétique due au courant (courant des marées), provoqué par le flux et le reflux (marée haute et marée basse). L'énergie des marées résulte des forces de gravitation du soleil, de la lune et de la rotation terrestre.

L'usine marémotrice de la Rance, en photo, a été inaugurée en novembre 1966. Située à l'entrée de l'estuaire de la Rance entre Saint-Malo et Dinard, elle fait 400 mètres de long. Les 24 turbines de 5,35 mètres de diamètre, munies de pales orientables, tournent à marée montante et descendante, la puissance de la centrale électrique est de 240 MW. 

Énergie houlomotrice

L'énergie houlomotrice (énergie de la houle) est une source d'énergie d'origine cinétique et potentielle liée au déplacement de la surface de la mer sous l'action de la houle. On peut récupérer une partie de cette énergie par différents dispositifs : flotteurs et radeaux oscillants, cloches à compression ou dépression, etc. 

Énergie thalasso-thermique

L'énergie thalassothermique est l'énergie calorifique accumulée dans les océans sous l'action du rayonnement solaire.
A l'échelle de la circulation générale de l'eau des océans, la différence de température entre les régions chaudes et les régions froides produit les courants. L'énergie calorifique y est transformée en énergie cinétique récupérable par des hydroliennes. Localement le rayonnement solaire échauffe plus les couches superficielles que les couches profondes. Comme l'eau chaude est plus légère, il s'établit entre le fond et la surface un gradient de température stable que l'on peut utiliser pour actionner une machine thermodynamique.

Énergie photovoltaïque

L'énergie solaire photovoltaïque est l'énergie des photons dans la lumière transformée directement en électricité grâce à des cellules solaires qui sont fabriqués avec des matériaux semi-conducteurs.
Un cellule photovoltaïque (ou photopile) est un dispositif qui transforme l'énergie lumineuse en courant électrique.
La première photopile a été développée aux États-Unis en 1954 par les chercheurs des laboratoires Bell, qui ont découvert que la photosensibilité du silicium pouvait être augmentée en ajoutant des "impuretés," une technique appelée le "dopage" qui est utilisée dans tous les semi-conducteurs. Mais en dépit de l'intérêt des scientifiques au cours des années, ce n'est que lors de la course vers l'espace que les cellules ont quitté les laboratoires. En effet, les photopiles représentent la solution idéale pour satisfaire les besoins en électricité à bord des satellites, ainsi que dans tout site isolé.
L'effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel.

Les générateurs photovoltaïques sont utilisés:
- pour les applications très simples telles que les calculettes ou les chargeurs de piles, ils peuvent faire fonctionner n'importe quel appareil alimenté par des piles.
- pour les installations autonomes comme les balises en mer ou les maisons en sites isolés, elles nécessitent le plus souvent un stockage de l'électricité à l'aide d'une batterie.
- pour les installations connectées au réseau ou les centrales photovoltaïques.
Un générateur photovoltaïque connecté au réseau n'a pas besoin de stockage d'énergie et élimine donc le maillon le plus problématique (et le plus cher) d'une installation autonome. C'est en fait le réseau dans son ensemble qui sert de réservoir d'énergie.

Le silicium est le matériau de base des photopiles.

Les cellules mono-cristallines sont les photopiles de la première génération, elles ont un taux de rendement de 12 à 16%, mais la méthode de production est laborieuse et difficile, et donc, très chère car il faut une grande quantité d'énergie pour obtenir du cristal pur.
Les cellules polycristallines ont un rendement de 11 à 13%, mais leur coût de production est moins élevé.
Les cellules amorphes ont un coût de production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n'est que 8 à 10%. Cette technologie permet d'utiliser des couches très minces de silicium. On peut donc appliquer de très fines couches de silicium amorphe sur des vitres, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. C'est le silicium amorphe qu'on trouve le plus souvent dans les petits produits de consommation comme les calculatrices et les montres, mais aussi plus récemment sur les grandes surfaces utilisées pour la couverture des toits.

La puissance crête est la puissance électrique maximum que peut fournir une cellule dans les conditions standards, c'est-à-dire à 25°C et sous une puissance lumineuse de 1000 W/m2. Cette puissance est exprimée en Watt-crête (Wc).

Un onduleur est un dispositif électronique et statique servant à convertir le courant électrique continu en courant alternatif avec la fréquence souhaitée. La puissance "apparente" de l'onduleur s'exprime en volt-ampères (VA).

Une cellule photovoltaïque produit toujours une tension d'environ 0,5 Volt, quelle que soit sa surface. Pour obtenir des niveaux de tension plus élevés, il faut relier les cellules individuelles en série pour que leurs valeurs s'additionnent.
Plus la surface d'une cellule est grande, plus le courant sera grand. Le courant se mesure en Ampères.
La tension se mesure en Volts.
La puissance est le produit de la tension et le courant, mesurée en Watts
(Volts x Ampères = Watts)

Les lampes fluo-compactes sont des tubes fluorescents miniaturisés qui sont équipés d'un culot standard et un ballast intégré. Ils peuvent se substituer directement aux lampes à incandescence. Ces lampes "économes" consomment de 4 à 5 fois moindre, à flux lumineux identique, que les lampes à incandescence et leur durée de vie est plusieurs fois supérieure.

Maîtrise de l'énergie

La maitrise de l'énergie est aujourd'hui nécessaire car : 
-  la production, la transformation, le transport et la consommation d'énergie sont responsables de la plus grande part des nuisances environnementales dues à l'activité humaine : augmentation de l'effet de serre, pollution atmosphérique, pollutions des sols, des eaux, pluies acides... 
- les sources d'énergies que nous utilisons sont principalement des énergies fossiles dont les réserves sont limitées. 
La maîtrise de l'énergie doit être menée en parallèle, voire en amont, avec le développement des énergies renouvelables.

L'intensité énergétique représente le rapport consommation d'énergie/PIB

Depuis 2002, l'association négaWatt oeuvre autour d'un objectif : donner la priorité à la réduction à la source de nos besoins en énergie tout en conservant notre qualité de vie. Mieux consommer au lieu de produire plus.  
La démarche négaWatt  s'appuie sur la sobriété énergétique dans nos usages individuels et collectifs de l'énergie, l'efficacité énergétique dans nos équipements et moyens de production, et un recours affirmé mais maîtrisé aux énergies renouvelables. www.negawatt.org/

Le projet Facteur 4 vise à réduire nos émissions de gaz à effet de serre par quatre, d'ici 2050 par rapport à 1990 afin de contenir le réchauffement de la planète à 2°C.

Un puits canadien (ou provençal) est un réseau de canalisations enterrées qui utilise l'inertie thermique du sol pour rafraîchir l'air pendant la période chaude et le réchauffer durant la saison froide avant de l'introduire dans un bâtiment afin de renouveler l'air.

L'énergie grise est l'énergie qui à été nécessaire pour fabriquer, emballer, distribuer et puis éliminer un produit.

L'empreinte écologique est un indicateur de la pression qu'exerce l'homme sur la nature. Pour la mesurer, on évalue la surface productive nécessaire à une population pour sa consommation de ressources et l'absorption des déchets.

Le DPE (diagnostic de performance énergétique) identifie les consommations d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre, des logements mis en vente ou loués.

Un écoquartier est un quartier urbain pensé de façon à minimiser son impact sur l'environnement.

La densité urbaine caractérise le nombre d'habitants sur une surface donnée. Elle a une conséquence directe sur le développement durable en termes de transports et de consommation foncière.

La cogénération est la production d'électricité avec récupération de la chaleur.
Un cogénérateur est un groupe électrogène doté d'un système de récupération de chaleur.

Le principe de la pile à combustible consiste à produire de l'énergie sans combustion. Alimentée en hydrogène et exploitant l'oxygène de l'air, la pile produit, par réaction électro-chimique entre ces deux éléments, du courant électrique, tout en ne rejetant que de la vapeur d'eau et constitue donc une source d'énergie propre. Connue depuis longtemps, cette technique présente néanmoins pour l'instant l'inconvénient d'être très coûteuse. L'hydrogène, stocké sous forme liquide, nécessite des réservoirs cryogéniques encombrants.

Énergie nucléaire

L'énergie nucléaire n'est pas une énergie renouvelable.

Un réacteur nucléaire est un appareil dans lequel sont conduites, sous contrôle, des réactions nucléaires, dont le dégagement de chaleur associé est exploité pour former de la vapeur d'eau. Celle-ci est utilisée pour actionner une turbine entraînant un générateur électrique. Il en existe différents modèles, selon la nature du combustible, du modérateur qui permet de contrôler la réaction et du caloporteur qui permet d'évacuer la chaleur à récupérer. Le modèle actuellement utilisé par EDF utilise l'uranium légèrement enrichi comme combustible, et l'eau ordinaire sous pression comme modérateur et caloporteur (REP, pour Réacteur à Eau Pressurisée).
Le parc français actuel est composé de 58 réacteurs (34 de 900 MW, 20 de 1.300 MW et de 4 de 1.450 MW). Beaucoup de pièces qui composent un réacteur peuvent être changées au fur et à mesure, à l'exception de la cuve ou cœur du système, où se trouve le combustible, et l'enceinte de confinement, qui entour le réacteur. Personne ne peut dire quelle est l'espérance de vie précise des réacteurs en service, mais l'EDF table sur 40 ans. Dans cette hypothèse, l'arrêt des premières centrales devrait intervenir entre 2015 et 2020. Quatorze réacteurs auront 40 ans en 2020 et ce sera le cas de 34 autres en 2025. www.sortirdunucleaire.org/

L'EPR (European Pressurised water Reactor) est un projet de réacteur franco-allemand dits de troisième génération, développé depuis 1992 par Siemens et Framatome-ANP (groupe AREVA). Le premier exemplaire est en construction en Finlande avec une mise en service prévue pour 2009.
Un deuxième exemplaire doit être construit à Flamanville, pour connexion au réseau français en 2010-2012.

La fission est l'éclatement, généralement sous le choc d'un neutron, d'un noyau lourd en deux noyaux plus petits (produits de fission), accompagné d'émission de neutrons, de rayonnements et d'un important dégagement de chaleur. Cette libération d'énergie, sous forme de chaleur, constitue le fondement de la génération d'électricité d'origine nucléaire.
L'enrichissement est un procédé par lequel on accroît la teneur en isotopes fissiles d'un élément. Ainsi, l'uranium est constitué, à l'état naturel, de 0,7% d'U235 (fissile) et de 99,3% d'U238 (non fissile). Pour le rendre efficacement utilisable dans un réacteur à eau pressurisée, la proportion d'U235 est portée aux environs de 3 à 4%.
Le combustible nucléaire, contenant des matières fissiles, fournit l'énergie dans le cour d'un réacteur en entretenant la réaction en chaîne. Un réacteur à eau pressurisée de 1.300 MWe comporte environ 100 tonnes de combustible renouvelé périodiquement, par partie.

La fusion nucléaire est un processus où deux noyaux atomiques s'assemblent pour former un noyau plus lourd. La fusion de noyaux légers dégage d'énormes quantités d'énergie provenant du défaut de masse. Cette réaction est à l'œuvre dans le soleil et toutes les étoiles de notre univers.
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est un projet de réacteur expérimental à fusion nucléaire. L'objectif de ce type de réacteur est d'obtenir un moyen de production énergétique massive d'avenir, car l'aboutissement à un projet industriel permettrait d'exploiter une source d'énergie quasi inépuisable et peu polluante. Cependant, dans le cas du projet ITER, le seul but visé par les scientifiques est d'essayer de maîtriser une réaction de fusion nucléaire pendant 400 secondes!

Le retraitement des combustibles usés consiste à en extraire le plutonium en séparant par un procédé physico-chimique les assemblages irradiés en trois catégories :
- 1 à 2% de plutonium, dont une petite partie est désormais réutilisée dans le Mox, le reste étant stocké à l'usine d'extraction.
- 3 à 4% de produits de fission, qui sont "vitrifiés" avant stockage définitif.
- 95 à 96% d'uranium de retraitement (appelé aussi "uranium appauvri"), transporté sous une forme de nitrate, puis mis sous une forme plus stable, il est stocké. Le coût de "réutilisation" et la grande difficulté à le manipuler, en font de fait un déchet.
Le Mox ("Mixed Oxydes") est une mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium destiné à la fabrication de certains combustibles nucléaires.

Peak oil

Le "peak oil" désigne le moment où la production pétrolière atteint son maximum. Le terme est employé aussi bien pour un gisement que pour un pays ou que pour l'ensemble de la production mondiale. Pour un gisement, le "peak oil" est généralement suivi d'une courte période de stabilisation, puis la phase de déclin s'enclenche d'une façon irrémédiable et a tendance à s'accélérer avec le temps.
D'après l'institut Energy Watch Group, le pic de production aurait été atteint en 2006, voir graphique. Mais les projections de l'Agence Internationale de l'Énergie (AIE) ne tiennent pas compte.

4. ECO-DEVELOPPEMENT

Agenda 21

Le concept d'éco-développement ou de développement durable est défini comme un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre les capacités des générations futures à répondre aux leurs. Le concept est issue du constat que la prospérité des pays du Nord s'est édifiée sur la destruction de nombreux écosystèmes ou sur leur pollution.

L'Action 21 est le programme adopté par les gouvernements à la Conférence des Nations Unis sur l'environnement et le développement à Rio en 1992. Ce programme repose sur l'idée que nous ne pouvons continuer avec les politiques actuelles qui perpétuent l'écart économique dans les pays et entre eux et qui causent la détérioration continue des écosystèmes dont nous dépendons pour survive sur terre. Les actions ont des dimensions sociales et économiques, elles couvrent la conservation et la gestion des ressources.
Notamment :
- modification des modes de consommation,
- promotion d'un modèle viable d'établissements humains,
- protection de l'atmosphère,
- conception intégrée de la planification et de la gestion des terres,
- préservation de la diversité biologique,
- protection des océans ainsi que les ressources en eau douce et leur qualité,
- gestion écologiquement rationnelle des déchets.

L'Agenda 21 décline les initiatives locales à mener pour mettre en œuvre le programme dans le cadre d'une responsabilité globale. Les problèmes abordés sont si nombreux que la participation et la coopération des collectivités est un facteur déterminant pour atteindre les objectifs du programme. En effet, ce sont les collectivités locales qui construisent, exploitent et entretiennent les infrastructures économiques, sociales et environnementales, qui surveillent les processus de planification, qui fixent les orientations et les réglementations locales en matière d'environnement et qui apportent leur concours à l'application des politiques de l'environnement adoptées à l'échelon national ou infra national.
Une ville ayant mis en place un programme Agenda 21 local est une agglomération dont le fonctionnement social et biophysique, les projets et l'évolution, s'inscrivent dans les perspectives ouvertes par le développement durable. 
C'est donc une ville : 
1.   Dont les habitants disposent des moyens d'agir pour qu'elle soit organisée et fonctionne dans des conditions politiques, institutionnelles, sociales et culturelles satisfaisantes pour eux et équitables pour tous; 
2.   Dont le fonctionnement et la dynamique satisfont à des objectifs de sécurité des conditions biologiques de vie, de qualité des milieux et de limitation des consommations de ressources;
3.   Qui ne compromet ni le renouvellement des ressources naturelles alentour, ni le fonctionnement, les relations et la dynamique des écosystèmes micro régionaux, ni, enfin, les grands équilibres régionaux et planétaires indispensables au développement durable des autres communautés;
4.   Qui s'attache à préserver les capacités de vie et les potentialités de choix des générations futures. 

Un bâtiment HQE (Haute Qualité Environnementale) réuni toutes les qualités habituelles d'architecture : beauté, fonctionnalité et performance technique mais, d'une telle manière que les impacts sur l'environnement sont durablement réduits, depuis l'extraction de ses matières premières jusqu'à sa démolition.
L'approche HQE veut que la qualité de vie des usagers et des riverains du bâtiment soit assuré, sans oublier celle des générations à venir.

Le coût global d'un bâtiment ou un produit comprend le coût d'acquisition, le coût d'utilisation, le coût de maintenance, le coût de modification, le coût de destruction. Elle instaure donc la notion de coût relatif à l'ensemble de la vie d'un bâtiment ou d'un produit pour un usage donné.

Protocole de Kyoto

Le Protocole de Kyoto est une convention cadre sur les changements climatiques qui a été adopté à Kyoto le 11 décembre 1997. Il fixe des engagements chiffrés (en équivalent dioxyde de carbone) en vue de réduire ou de limiter leurs émissions de gaz à effet de serre pour l'horizon 2008-2012. Il énonce aussi les politiques et mesures à mettre en oeuvre pour réaliser ces objectifs, de même que les principes de base des mécanismes de flexibilité.
Le Protocole a été ratifié par plus de 120 États, mais ne pourra accéder au statut de traité international que lorsque les pays industrialisés qui l'ont ratifié représenteront 55 % des émissions de gaz à effet de serre. Avec l'accord difficile de la Russie en octobre 2004, le protocole entrera en vigueur au début 2005. Par contre, les États-Unis, le pays le plus polluant du monde avec 36% des émissions, se sont  retirés du Protocole en 2001.

Pendant les négociations du protocole de Kyoto, l'Europe a voulu instaurer la classique contrainte réglementaire. Cependant, les américains ont imposer le principe d'un mécanisme de marché pour inciter l'industrie à limiter ses émissions de gaz à effet de serre (GES). L'économiste américain Mac Lean est l'inventeur du concept de système d'échange des droits d'émission. Le concept est simple : les niveaux d'émissions de polluants doivent baisser chaque année, libre aux industriels concernés de s'organiser pour atteindre collectivement l'objectif. Ainsi, l'État ne subventionne pas la réduction des polluants mais engage le marché à financer lui-même les investissements écologiquement vertueux, la tonne de CO2 ayant désormais un coût (estimé à 10€ la tonne au début 2005). 
Et l'Europe, qui se veut fer de lance en matière de lutte contre le réchauffement climatique, a totalement adopté ce marché de quotas. C'est une des pièces maîtresses du dispositif pour atteindre la diminution de 8% d'émissions de GES d'ici à 2008-2012 par rapport au niveau d'émissions de 1990. Mais seuls les secteurs industriels les plus émetteurs de CO2 (énergie et activités industrielles de combustion, raffinerie, cokerie, sidérurgie, aciérie, ciment, verre, etc.) qui concentrent environ 45% des émissions de CO2 sont concernés par le système.
Au titre du Protocole de Kyoto, les pays développés peuvent inclure les variations nettes de leurs émissions (calculées en soustrayant les absorptions des émissions de CO2) du fait de certaines activités liées au changement d'affectation des terres et à la foresterie (l'augmentation de la végétation tend à absorber le dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère).

Les puits de carbone sont les éléments de la biomasse, surtout les forêts, qui absorbent du gaz carbonique par la photosynthèse. 
Au titre du Protocole de Kyoto, on ne parle de puits de carbone que pour les stockages additionnels de carbone lors du changement de l'utilisation des terres et non les réservoirs naturels de carbone.

Le principe des marchés de permis d'émission consiste à allouer aux "pollueurs" (des États à l'échelle internationale, des entreprises à l'échelle nationale) gratuitement, à prix fixe ou aux enchères, des quotas d'émissions de CO2, que ceux-ci peuvent ensuite s'échanger. Chaque émetteur de CO2 doit alors s'assurer qu'il détient autant de permis d'émission que ce qu'il va émettre. Dans le cas contraire, il se trouve contraint ou bien de réduire ses émissions, ou bien d'acheter des permis. Inversement, si ses efforts de maîtrise des émissions lui permettent de posséder un excédent de permis, il peut mettre ceux-ci en vente. Le principe des marchés de permis n'est pourtant en aucun cas immoral : loin de consacrer un "droit à polluer", la création de marchés de permis d'émission restreint au contraire la faculté des agents économiques d'émettre du CO2, qui était auparavant illimitée.

Ce dispositif vise à apporter plus de souplesse et à assurer un meilleur rendement économique aux pays développés soumis à l'obligation juridiquement contraignante de réduire leurs émissions, au titre du Protocole de Kyoto. Flexibilité apportée par le marché pour la mise en oeuvre d'objectifs de réduction. Dans le cas d'un système national de permis négociables, un gouvernement distribuera des permis (peut-être limités dans le temps) aux grossistes en combustibles fossiles ou bien aux producteurs et importateurs de ces combustibles, et les autorisera à les échanger sur le marché interne. Ce gouvernement pourrait également autoriser les détenteurs de permis à négocier directement sur le marché international.
Dans un premier temps, environ 12000 installations: ateliers, générateurs, centrales thermiques,... d'une trentaine de pays européens se voient fixer un objectif de réduction de CO2 accompagné d'un quota correspondant de permis échangeables. Quelques 250.000 tonnes de CO2 issues de la combustion des énergies fossiles ont été échangées le 5 Octobre 2004, sous forme de contrat à terme sur le tout nouveau marché européen des crédits d'émission de carbone. Les premières transactions réellement importantes sont prévues pour janvier 2005.

Gaz à effet de serre

L'effet de serre atmosphérique est provoqué par l'atmosphère qui sert de paroi transparente. Ce phénomène empêche le refroidissement brutal de la terre pendant la nuit. Le renforcement de l'effet de serre atmosphérique par l'émission excessive de certains gaz comme le dioxyde de carbone et le méthane est en train de modifier le climat.  Cycle de carbone
S'il n'y avait pas d'effet de serre atmosphérique:
La température à la surface de la Terre serait de -18°C au lieu des +15°C de moyenne actuelle. En comparaison, sur Mars où il n'y a pas de gaz à effet de serre, la température moyenne est de -50°C; sur Vénus, où l'atmosphère est presque exclusivement composée de gaz carbonique, la température moyenne est de +420°C.

On entend par "gaz à effet de serre" les constituants gazeux de l'atmosphère, tant naturels que d'origine humaine (anthropiques), qui absorbent et ré-émettent le rayonnement infrarouge. Ils contribuent à maintenir la chaleur dans l'atmosphère terrestre. 
Les principaux gaz sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (NO2) et les chlorofluorocarbones.

Six substances ou familles de substances font partie du "panier" de Kyoto, c'est à dire que ce sont les gaz à effet de serre visés par l'action diplomatique internationale. Ces gaz ont des caractéristiques physiques et des durées de vie dans l'atmosphère différentes.
Pour comparer leur contribution à l'effet de serre, on utilise le pouvoir de réchauffement global (PRG) qui intègre leur effet sur une période de cent ans. Le PRG s'exprime en kilo équivalent CO2 par kilo de gaz concerné ; c 'est donc le CO2 (PRG =1) qui sert d'étalon des Gaz à effet de serre (GES) pris en compte par le protocole de Kyoto.
Voir : Tableau de Pouvoirs de Réchauffement Global et Émissions de CO2

Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz incombustible, incolore et pratiquement inodore, présent dans l'atmosphère. C'est formé par la combustion de carbone et ses dérivés (les combustibles fossiles et de la biomasse), l'oxydation lente de la matière organique dans le sol. Il joue un rôle capital pour les êtres vivants par son intervention dans les mécanismes de l'assimilation chlorophyllienne. Les activités humaines augmentent les émissions par la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz).
Les quantités sont exprimés en tonnes de carbone ou en tonnes de CO2. Une tonne de carbone provenant ce CO2 correspond à 3,7 tonnes de CO2

Le méthane (CH4) est un gaz incolore et inodore. Les bactéries anaerobiques peuvent transformer les déchets organiques en méthane (biogaz). Les activités humaines augmentent les émissions par la fermentation entérique des bovins, déjections porcines, pourrissement des ordures ménagères, rizières etc.)

L'oxyde nitreux (N2O) ou gaz hilarant est produit par la décomposition d'azote dans le sol. Les activités humaines augmentent les émissions par la fabrication des engrais et la combustion du pétrole.

Le chlorofluorocarbure ou CFC est le nom générique des dérivés des hydrocarbures saturés, obtenus par substitution d'atomes d'hydrogène par des atomes de chlore et de fluor. Les CFC sont utilisés notamment comme gaz propulseurs dans les bombes aérosols, comme liquides réfrigérants dans l'industrie du froid et dans la fabrication des mousses isolantes.

Le Fréon est le nom commercial des chlorofluorocarbures stables qui sont utilisés à partir de 1930 comme liquides réfrigérants et, depuis 1943, comme gaz propulseurs dans les aérosols. Ils sont aussi employés à d'autres fins industrielles (par exemple, dans la fabrication de mousse polyuréthane). Leur utilisation industrielle est aujourd'hui vivement contestée car, libérées dans l'atmosphère, les molécules de CFC sont décomposées par l'action du rayonnement ultraviolet, libérant des atomes de chlore, lesquels jouent un rôle de catalyseur dans la destruction de l'ozone des couches supérieures de la stratosphère.
En augmentant dans l'atmosphère la quantité des composés détruisant l'ozone, l'homme détruit maintenant plus d'ozone qu'il ne s'en produit naturellement. L'équilibre est alors rompu et le niveau du réservoir d'ozone se met à diminuer.

L'ozone (O3) est un polluant qui résulte de réactions chimiques entre plusieurs polluants dits précurseurs (oxyde d'azote principalement, ainsi que des hydrocarbures ou des solvants). Schématiquement, le dioxyde d'azote laisse échapper une molécule d'oxygène sous l'effet des ultraviolets, qui se combine à l'oxygène de l'atmosphère (O2) pour former de l'ozone (O3). 
La pollution automobile, et surtout l'absence de vent et la chaleur des couches d'air élevées plaquent au sol ce gaz qui stagne dans les villes.
L'ozone est un gaz agressif pour les muqueuses oculaires et respiratoires. Pénétrant aisément jusqu'aux voies respiratoires les plus fines, il peut ainsi entraîner des irritations du nez, des yeux et de la gorge, des altérations de la fonction pulmonaire, des essoufflements et des toux. Il exacerbe les crises d'asthme. 
En France, le seuil d'information de la population est fixé à 180 µg d'ozone par m3 d'air en moyenne horaire, le seuil d'alerte à 360 µg/m3 en moyenne horaire.
Contrairement à certains polluants comme le benzène, l'ozone peut naviguer et n'est pas forcément originaire de la région où il est mesuré. Ainsi, des mesures locales ne sauraient répondre seules au problème de la pollution à l'ozone. Il faudrait au minimum des décisions interrégionales, voire nationales. Les mesures les plus efficaces ne sont pas forcément celles prises dans l'urgence des pics de pollution. 

La couche d'ozone stratosphérique (située à une altitude comprise entre 15 et 35 km) absorbe les rayons ultraviolets, émis par le soleil. Au-dessus de l'Antarctique (et plus récemment, au-dessus de l'Arctique), depuis les quinze dernières années, l'ozone stratosphérique est détruit à certaines périodes de l'année. Ceci est principalement dû au rejet de composés chimiques fabriqués par l'homme et comprenant des composés chlorés tels que les CFC (Chloro-Fluoro-Carbures), des composés bromés reliés aux espèces halogénées, et des oxydes d'azotes (NOx). 

Le trou d'ozone est du fait de la diminution de l'épaisseur de cet écran d'ozone entre la Terre et le Soleil, le rayonnement qui parviendra au sol est plus intense, entraînant des modifications dans les processus de destruction des molécules de la matière vivante. Ces phénomènes, lents au début, devraient se traduire essentiellement par des mutations génétiques et un blocage de la photosynthèse.
La théorie de l'appauvrissement de la couche d'ozone a été formulée pour la première fois en 1974 par deux scientifiques des États-Unis, Mario Molina et F. Sherwood Rowland. Leur hypothèse a été accueillie avec beaucoup de scepticisme, mais au final, le 16 septembre 1987, 24 pays signaient le Protocole de Montréal, première étape de la lutte pour enrayer la disparition de la couche d'ozone.

L'air est une mixture de gaz formant l'atmosphère de la terre, elle est composée, par volume, de 21% d'Oxygène, 78% d'Azote et 1% d'un mélange d'une dizaine d'autres gaz.

Pollution de l'air

L'oxygène et l'azote présents dans l'air ou dans les combustibles forment, à haute température dans les foyers de combustion du monoxyde d'azote (NO). Il se transforme, au contact de l'air en dioxyde d'azote (NO2). 
Les oxydes d'azote et les composés organiques volatils (notamment les hydrocarbures), sous l'action du soleil, se transforment en ozone : c'est la pollution photochimique. L'ozone est un polluant dit "secondaire". Les oxydes d'azote et les hydrocarbures sont principalement issus des combustions émises par les industries et les moteurs.
L'indice ATMO est un indicateur de la qualité de l'air sur une échelle de 1 à 10, qui repose sur les concentrations de 4 polluants (dioxyde d'azote, particules de type PM10, ozone, dioxyde de soufre). L'indice est calculé chaque jour dans toutes les agglomérations de plus de 100 000 habitants à partir des données de sites urbains ou périurbains. 
Lorsque l'air est très pollué et que l'on se situe au niveau 10, c'est un seuil d'alerte. Les habitants doivent être prévenus immédiatement. Les services de l'Etat peuvent mettre en place des mesures : conseils de prudence aux personnes sensibles (le plus souvent les enfants et les personnes âgées), arrêt de certaines usines, transports en commun gratuits, limitation des voitures en ville...
Le système PREV'AIR, créé avec l'appui du Ministère de l'Ecologie et de Développement Durable (MEDD) a pour vocation de diffuser quotidiennement via Internet des prévisions et cartographies de la qualité de l'air établies à partir de simulations numériques en France et en Europe. http://prevair.ineris.fr/

Le Dioxyde de soufre (SO2) est produit essentiellement
par la combustion des carburants contenant du soufre (fuels, charbon). Ce soufre au contact de l'oxygène de l'air forme un gaz : le dioxyde de soufre 
Le monoxyde de carbone (CO) provient de la combustion incomplète des combustibles et carburants.

L'asthme est une maladie qui se traduit par une difficulté à respirer et des sifflements liés à trois phénomènes : une inflammation de la muqueuse, une contraction des muscles des bronches et une augmentation des secrétions bronchites. On retrouve le plus souvent une origine allergique à cette maladie, en forte croissance. D'où l'intérêt des mesures de prévention.
Une allergie est une manifestation apparente d'une sensibilité particulière envers des substances étrangères à l'organisme. Elle peut se traduire par des rhinites, des toux répétées, de l'asthme, voir même un urticaire ou un eczéma. Il y a plusieurs sources dans l'air : acariens, poils d'animaux, moisissures, pollens,..mais aussi des substances polluantes comme l'ozone.

Environne-
ment

L'environnement est l'ensemble des agents physiques, chimiques, biologiques, ainsi que des facteurs sociaux susceptibles d'avoir un effet direct ou indirect, immédiat ou à terme, sur les êtres vivants et les activités humaines.

La biosphère est la surface de la terre, dans le sol, dans l'air et dans les océans, où les conditions sont favorables à la vie. Ces conditions favorables sont maintenues par la régénération des éléments essentiels grâce au cycles biosphèriques qui couvrent l'ensemble des passages d' un même élément à travers les organismes animaux et végétaux, l'atmosphère, le sol et les océans. Voir "cycle de l'eau", au "cycle de l'oxygène", au "cycle du carbone" et au "cycle de l'azote".

L'écologie est la science des interactions entre les organismes vivants (l'homme y compris) et le milieu, et des organismes vivants entre eux.
Un milieu écologique est un espace dans lequel se développe un être vivant et où il trouve tous les éléments (inertes ou vivants) qui satisfont ses besoins.
Un biotope est un milieu défini abritant une communauté caractérisée par une composition faunistique et floristique précise (biocénose).
La biocénose est l'ensemble des êtres vivants habitant un milieu donné.
Un écosystème est un ensemble écologique constitué par un milieu (sol, eau, etc.) et des êtres vivants entre lesquels existent des relations énergétiques, trophiques, etc. Un lac, une forêt, un aquarium en équilibre biologique constituent autant d'écosystèmes.

La biodiversité est un synonyme de diversité biologique. Sous cette notion on entend la diversité que présente le monde vivant à tous les niveaux : la diversité écologique (des écosystèmes), la diversité spécifique et la diversité génétique.

Impact environne-
mental

L'impact environnemental décrit toute modification de l'environnement, négative ou bénéfique, résultant totalement ou partiellement des activités, produits ou services.

La pollution est ce qui porte atteinte à l'environnement.

La pluie acide est un terme qui décrit la pluie devenue acide (pH moins que 5,6) à cause de l'émission dans l'air des oxydes de souffre. Ces émissions toxiques sont dues à l'utilisation massive des combustibles fossiles dans l'industrie et le transport. Les pluies acides détruisent les forêts et tuent les poissons d'eau douce en polluant les lacs à des centaines de kilomètres de la source des émissions.
Le pH (potentiel hydrogène) d'une solution caractérise son acidité, mesuré sur une échelle de 1 à 14. La solution est dite acide si son pH est moins de 7.

Les précipitations acides sont principalement causées par deux polluants: le plus important est l'anhydride sulfureux et les oxydes d'azote (Nox) constituent le deuxième polluant. Les principales sources d'émissions d'anhydride sulfureux sont industrielles: ce sont les centrales thermiques alimentées au charbon, les fonderies de métaux non ferreux, les raffineries et divers procédés industriels. Les oxydes d'azote proviennent de divers combustibles et des émissions des véhicules motorisés. Au cours de leur séjour dans l'atmosphère, ces gaz se transforment en sulfates et en nitrates, puis en acide sulfurique (H2SO4) et en acide nitrique (HNO3). Ces acides sont entraînés vers le sol surtout sous l'action des précipitations, mais ils peuvent également se déposer sous forme de "retombées sèches", comme des gaz et des particules.

Les aérosols sont des particules solides ou liquides en suspension dans l'air, dont la taille varie entre 0,001 et 10 µ (micromètres). Les aérosols atmosphériques jouent un rôle clé dans le fonctionnement du système terrestre en absorbant ou diffusant une partie des rayonnements solaire et tellurique ou en intervenant dans la formation des nuages. Le terme est également associé aux propulseurs employés dans les "bombes aérosols".

Les COV (composés organiques volatils) regroupent une multitude de substances composées de l'élément carbone dont leur volatilité confère l'aptitude à se propager. Ils ont un impact direct ou indirect sur les animaux et l'environnement. Les COV bien connus pour leur nocivité sont le butane, le propane, l'éthanol, l'acétone et les solvants dans les peintures.

Climat

Le climat est défini par cinq éléments fondamentaux caractérisant l'atmosphère locale : la température de l'air, la pluviométrie, l'ensoleillement, l'humidité de l'air et la vitesse du vent.
Les caractéristiques du climat sont établies par des séries chronologiques de mesures des éléments. Elles doivent couvrir un laps de temps, dit période climatique de référence, d'une durée de trente années consécutives. Du fait de l'existence de cycles saisonniers, des moyennes sont calculées mois par mois.

La climatologie est l'étude scientifique des climats.

Un microclimat est le climat qui affecte des zones très restreintes sur lesquelles l'environnement immédiat exerce des influences prépondérantes.
Par exemple, le microclimat d'une baie, d'un lac, d'une île ou même, à une plus petite échelle encore, d'une rue ou d'un quartier.
- Dans les régions de moyennes latitudes, le versant exposé au soleil est plus chaud et plus sec que celui qui est à l'ombre.
- Les sous-bois ont des variations thermiques diurnes inférieures à celles des terrains à découvert avoisinants. Le vent y est moindre et l'humidité supérieure.
- Les villes jouissent d'un microclimat plus chaud que les campagnes voisines, car la pollution et les aérosols créent un effet de serre accru.

Une zone humide est une région où l'eau est le principal facteur qui contrôle le milieu naturel et la vie animale et végétale associée. 
Les zones humides sont parmi les milieux naturels les plus productifs du monde. Berceaux de la diversité biologique, elles fournissent l'eau et les produits primaires dont dépendent, pour leur survie, des espèces innombrables de plantes et d'animaux. 

La désertification n'est pas simplement la progression du désert, c'est la dégradation des régions de terre ferme, causée par le surpâturage, la sur-culture, le déboisement et une mauvaise irrigation. Les pressions causées par une surpopulation et des facteurs naturels comme la sécheresse empirent la situation. L'expression lutte contre la désertification désigne les activités qui relèvent de la mise en valeur des terres dans les zones arides et semi-arides, en vue d'un développement durable.

Climatiser veut dire maintenir, au moyen d'appareils, une température agréable dans un lieu fermé.

Changement de climat

Le gaz carbonique, le méthane, les chlorofluorocarbures (CFC) et le protoxyde d'azote dans l'atmosphère ont la propriété d'absorber les rayons infrarouges émis par la Terre. En concentration normale, ils créent un effet de serre naturel, qui maintient la température à un niveau compatible avec la vie actuelle. Mais les émissions de gaz dues aux activités humaines augmentent notablement la concentration de ces gaz, et provoquent un réchauffement supplémentaire.
Les termes changement de climat et renforcement de l'effet de serre atmosphérique sont utilisés pour décrire les effets sur le climat dus aux activités humaines et l'émission excessive de ces gaz par la combustion des énergie fossiles.
La teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère était de 368ppmv (partie par million) en 2000, soit 30% de plus que 200 ans plus tôt et elle continue d'augmenter de 1 à 2ppmv par an. 
L'Agence européenne de l'environnement a annoncé une évolution du climat avec un réchauffement de 0,8 à 1,5 °C pour 2025 et de 2,5 à 5,5 °C pour 2100. Ce réchauffement ne résulterait pas seulement du renforcement de l'effet de serre, mais également des réactions en chaîne qu'il entraînerait: l'air pourrait contenir une plus grande quantité de vapeur d'eau, qui est le plus important des gaz à effet de serre; neiges et glaces fondraient davantage, amplifiant la quantité d'énergie reçue par la surface de la Terre.

Ecofiscalité

L'OCDE a officiellement adopté en 1974 la principe pollueur-payeur pour guider la politique de l'environnement. L'organisation indique notamment que les coûts de réduction de la pollution "devraient être inclus dans le prix des biens et services générateurs de pollution au stade de la production et/ou de la consommation". Les autorités nationales devraient s'efforcer de promouvoir l'internalisation des coûts de protection de l'environnement et l'utilisation d'instruments économiques, en vertu du principe selon lequel c'est le pollueur qui doit assumer le coût de la pollution, dans le souci de l'intérêt public et sans fausser le jeu du commerce international et de l'investissement.

Les externalités sont les impacts environnementaux, sociaux et économique relatifs à la fourniture d'un produit ou un service qui ne sont pas inclus dans le prix de vente.

L'internalisation des coûts décrit la prise en compte d'une externalité dans le processus décisionnel du marché par le biais de la fixation des prix ou d'une intervention réglementaire. Au sens strict, l'internalisation s'effectue en faisant payer aux pollueurs les coûts des dommages causés par la pollution dont ils sont responsables, conformément au principe pollueur/payeur. Voir le Tableau de coûts externes

Il est possible, notamment par la voie de l'écofiscalité, d'obtenir une internalisation de l'externalité dans les prix. Dans ce cas l'acteur est confronté à un prix (plus élevé ou plus faible que celui produit par les mécanismes du marché) qui tient compte des coûts et bénéfices associés à son activité économique. Si ce prix est plus élevé parce qu'il comporte un coût environnemental, l'acteur peut ainsi, librement, choisir entre réduire les quantités qu'il consomme (en gardant sa dépense constante) et les maintenir (en payant plus cher).

La TGAP (Taxe Générale sur les Activités Polluantes) a été créée en loi de finances (française) pour 1999, elle frappe la mise en décharge de déchets ménagers, le stockage et l'élimination de déchets industriels spéciaux, la consommation d'huiles, la pollution industrielle de l'air et le bruit généré par le trafic aérien. La création de la TGAP avait pour objectif d'améliorer l'incitation à la protection de l'environnement, en fixant les taux à un niveau suffisamment élevé pour dissuader les comportements pollueurs et reporter sur leurs auteurs l'intégralité des coûts environnementaux. 

Un Crédit d'impôt est une disposition fiscale en vigueur en France permettant aux ménages de déduire de leur impôt sur le revenu une partie des dépenses réalisées pour certains travaux d'amélioration énergétique portant sur leur résidence principale. Si ce crédit d'impôt est supérieur au montant de l'impôt dû, l'excédent est remboursé au ménage, c'est le cas notamment des ménages ne payant pas d'impôt.

Le dispositif français des Certificats d'économies d'énergie ou "Certificats blancs" repose sur une obligation de réalisation d'économies d'énergie imposée par les Pouvoirs publics aux vendeurs d'énergie (électricité, gaz, chaleur, froid et fioul domestique). Un objectif de 54 TWh a été retenu pour la période allant du 1er juillet 2006 au 30 juin 2009.

Eau

Les Agences de l'Eau sont des établissements publics administratifs de l'État placés sous la tutelle du Ministère de l'Environnement. Il existe six Agences de l'Eau en France, soit une par grand bassin hydrographique français métropolitain. L'Agence de l'Eau Rhône Méditerranée Corse est compétente sur l'ensemble du bassin versant français de la Méditerranée.
L'Agence est un organisme financier qui perçoit des redevances sur la pollution de l'eau et sur les prélèvements d'eau. Grâce au produit de ces redevances, elle attribue des aides aux maîtres d'ouvrage réalisant des opérations de dépollution, de gestion quantitative de la ressource ou de restauration et de mise en valeur des milieux aquatiques.

Une aquifère est une formation géologique contenant de façon temporaire ou permanente de l'eau mobilisable, constituée de roches perméables (formations poreuses et/ou fissurées) et capable de la restituer naturellement et/ou par exploitation (drainage, pompage,...).

Une nappe phréatique est une nappe d'eau souterraine située le plus souvent au-dessus d'une couche de terrain imperméable (argile en particulier).
Une citerne offre une réserve d'eau complémentaire grâce à la récupération de l'eau de pluie.

L'assainissement consiste en l'évacuation des eaux usées et pluviales afin de les canaliser vers un réseau d'épuration avant rejet dans la nature.
Le procédé de lagunage naturel utilise d'étangs ou de bassins peu profonds pour y faire séjourner les eaux résiduaires afin de les épurer. Le processus d'autoépuration qui s'établit est dû en grande partie à des organismes vivants (algues, bactéries, protozoaires, champignons...) ainsi que des cycles biologiques complexes..

L'autoépuration décrit l'ensemble des processus biologiques (dégradation, consommation de la matière organique, photosynthèse, respiration animale et végétale...), chimiques (oxydoréduction...), physiques (dilution, dispersion, adsorption...) permettant à un écosystème aquatique équilibré de transformer ou d'éliminer les substances (essentiellement organiques) qui lui sont apportées (pollution).

Les algues sont des plantes primitives, généralement aquatiques, ils sont capables de synthétiser leur propre alimentation par photosynthèse. Sur terre, on estime que l'activité photosynthétique est à plus de 90 % le fait des algues marines, qui constituent ainsi la principale source d'oxygène.
Le phytoplancton est l'ensemble des micro-organismes appartenant au règne végétal et vivant en suspension dans l'eau.
Le zooplancton est l'ensemble des organismes, souvent de petite dimension, appartenant au règne animal et vivant dans l'eau (en suspension ou nageant).

La légionelle est un micro-organisme bactérien responsable chez l'homme d'une pneumonie appelée maladie du légionnaire ou légionellose.
La bactérie se propage par l'intermédiaire d'aérosols émis par des équipements sanitaires. Elle se développe à des températures de 25° à 45°C et elle est détruite à partir de 60°C. Aucun cas de la légionellose n'a été identifié en logement individuel.

Terre

L'agriculture biologique est un mode de production agricole, réglementé et contrôlé. Ses principes, s'appliquant aux végétaux et aux animaux, sont respectueux des équilibres écologiques, de la fertilité des sols, de l'environnement et du bien-être des animaux (rotation des cultures, choix des variétés adaptées au terrain et au climat, interdiction de l'élevage en claustration, etc.). Les produits autorisés pour la fertilisation, la lutte contre les insectes et les maladies sont dûment répertoriés. Les engrais chimiques, les herbicides, les insecticides, les fongicides de synthèse sont interdits. La reconversion à l'agriculture biologique exige un délai de deux ou trois ans, temps nécessaire à l'épuration des sols de leurs résidus de produits chimiques. 

Un compost est un engrais préparé à partir de matière organique (feuilles mortes, herbe coupée, déchets végétaux).
Le compostage est le processus de dégradation de la matière organique par des micro-organismes dans des conditions aérobics.

Déchets

La production d'ordures ménagères en France, est estimée à environ 21 millions de tonnes, d'où la nécessité incontournable de procéder au recyclage de certains déchets tel que le verre, le métal, le papier et le plastique. 

Jusqu'ici l'apport volontaire constituait la facette principale du tri sélectif mais, de plus en plus des collectivités locales organisent le tri sélectif à la source le rendant obligatoire pour tous les habitants de la commune. Chacun, chez soi, doit posséder deux ou plusieurs poubelles. L'objet d'une collecte sélective à la source vise à ne pas polluer les éléments récupérables.
La France génère 354 kg de déchets par habitant par an.
Le verre peut être recyclé à 100%. Son traitement diminue le poids des déchets ménagers par 12% et une tonne de verre recyclé permet d'économiser 600 kg de sable et 100 kg de fioul.
1 tonne de plastique recyclé économisera entre 600 et 800 kg de pétrole brut. 1 tonne de papier recyclé permet de produire 600kg de papier recyclé.

Les systèmes de consigne sont des versements effectués lors de l'achat d'un produit (emballage, par exemple). Le montant versé (consigne) est remboursé, intégralement ou partiellement, lorsque le produit est restitué au négociant. Anciennement, les systèmes de consigne s'appliquaient aux récipients de boissons en verre. 

Les centrales nucléaires produisent des déchets nucléaires ; on en distingue 4 classes, selon l'intensité de leur radioactivité : les déchets de très faible activité (TFA) ; les déchets de faible activité (FA), comme les gants, sur-bottes, masques de production..., provenant des opérations de production industrielle et de maintenance (90% des déchets stockés en centre spécialisé) ; les déchets de moyenne activité, comme certaines pièces provenant du démantèlement d'équipement de production, d'appareils de mesure... (8%) ; les déchets de haute activité, principalement les produits de fission séparés au cours de l'opération d'extraction du plutonium (2%).
Les déchets nucléaires représentent un risque sans précédent pour les générations à venir, certains restant en activité pendant des milliers d'années. À l'heure actuelle, aucune solution n'a été trouvée pour les retraiter de façon satisfaisante. Ni l'enfouissement ni le stockage ne peuvent être considérés comme durablement fiables. 

La valorisation des déchets est une terme générique recouvrant le recyclage de la matière organique, l'utilisation comme combustibles, ainsi que la réutilisation et la régénération. 
La valorisation énergétique est l'utilisation des déchets en tant que moyen de production d'énergie, par incinération directe avec ou sans autres combustibles avec récupération de la chaleur.

5. GEOMETRIE SOLAIRE

Azimut

L'azimut solaire est l'angle mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre entre le point cardinal Sud (dans l'hémisphère nord) ou Nord (dans l'hémisphère sud) et la projection sur le plan horizontal local de la droite reliant la terre au soleil. L'angle est mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens contraire dans l'hémisphère sud, en utilisant les projections sur le plan horizontal du point d'observation.azimut.gif (7530 octets)
Note : l'azimut solaire est négatif le matin (direction Est), nul ou égal à 180° à midi et positif l'après-midi (direction Ouest), sur tout le globe. Il diffère de l'azimut géographique, lequel est toujours mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du Nord, indépendamment de l'hémisphère du point d'observation.

Déclinaison

La déclinaison solaire est l'angle formé par la droite reliant la terre au soleil et le plan équatorial (positif vers le nord).
La déclinaison est égale à zéro aux équinoxes et varie de + 23,45° (22 juin) à - 23,45° (22 décembre).

Les équinoxes sont les deux dates de l'année où le soleil traverse le plan équatorial : sa déclinaison est alors nulle et les durées du jour et de la nuit sont égales. L'équinoxe d'automne intervient vers le 22 septembre et l'équinoxe de printemps vers le 22 mars, dans l'hémisphère Nord.
Dans l'hémisphère Nord, le solstice d'été (vers le 21 juin) est la période au cours de laquelle la durée qui sépare le lever et le coucher du soleil cesse de croître (maximum 16 h 8 mn).
Le solstice d'hiver (vers le 21 décembre) est la période au cours de laquelle cette durée cesse de décroître (minimum 8h 12mn).
Les saisons sont inversées dans l'hémisphère Sud.
MouvementApparent.gif (8231 octets)

Hauteur solaire

L'hauteur solaire est l'angle entre la droite joignant le centre du disque solaire au point d'observation et le plan horizontal passant par le point d'observation.

Le Zénith est le point le plus élevé de l'hémisphère céleste, se trouvant directement à la verticale de l'observateur.

Heure solaire

L'heure solaire est l'heure de la journée déterminée par le mouvement apparent du Soleil, égale à 12h00 au midi vrai. Pour obtenir l'heure légale, il faut lui additionner l'équation du temps, la correction de longitude et éventuellement l'heure d'été.
Le midi vrai ou midi solaire est l'heure locale à laquelle le soleil passe au méridien du point d'observation.
L'angle horaire du Soleil est l'angle formé entre la projection du soleil sur le plan équatorial à un moment donné et la projection du Soleil sur ce même plan au midi vrai.

La Terre est sur une orbite elliptique et sa vitesse au cours de l'année n'est pas constante. L'équation du temps indique la correction qui permet de passer du temps solaire vrai (du jour) au temps solaire moyen. Cette correction varie de + ou - 16 minutes au cours de l'année. Cela veut dire que le Soleil peut passer au méridien avec 16 minutes d'avance ou de retard par rapport au temps moyen.

Le fuseau horaire est une bande de 15° de longitude de large s'étendant du pôle nord au pôle sud, permettant de décomposer le globe terrestre en 24 tranches horaires. 
Chaque fuseau est centré sur un méridien multiple de 15°. Le méridien d'origine est celui de Greenwich, qui définit le Temps Universel. Ce fuseau occupe les longitudes +7,5° à -7,5°. Chaque pays utilise en principe l'heure du fuseau le plus proche en longitude, mais ce n'est pas le cas en Europe où la plupart des pays (dont la France) ont adopté le fuseau UT + 1 h. 
L'heure légale est le temps moyen du fuseau horaire de rattachement, augmenté éventuellement de l'heure d'été. C'est l'heure de la montre.

Un cadran solaire est un appareil avec une surface portant des divisions correspondant aux heures du jour et qui, d'après la projection de l'ombre d'une tige éclairée par le soleil, indique l'heure. Voir aussi la page l'Heure Solaire
Le style est une tige dont l'ombre marque l'heure sur un cadran solaire. Le style est parallèle à l'axe des pôles de la Terre.
Un gnomon est un cadran solaire primitif, constitué d'une simple tige dont l'ombre se projette sur une surface plane. On doit l'invention au philosophe grec Anaximande de Milet, 6 siècles avant notre ére.

Un diagramme solaire permet de visualiser l'azimut et l'hauteur du soleil suivant les heures de la journée et les saisons. La superposition des masques aux trajectoires du soleil sur le diagramme solaire, permet l'implantation d'un bâtiment à l'endroit le plus favorable.
Un héliodon est un appareil de simulation du mouvement du soleil, utilisé dans l'étude des ombres portées sur des bâtiments ou des champs de capteurs, généralement composé d'une source de lumière intense représentant le soleil placée à quelque distance d'une table mobile pouvant supporter une maquette. Le mouvement apparent du Soleil est simulé en faisant varier l'inclinaison et l'orientation de la table. La position de la source de lumière peut être ajustée verticalement pour simuler la variation de la déclinaison solaire. Photo Héliodon Mobile Voir aussi Boutique.
Un hélioscope est un instrument ayant le même but que l'héliodon, mais dont la table est fixe, horizontale, et la source lumineuse mobile en azimut et en élévation. Photo Hélioscope


Équateur

L'équateur est une ligne fictive de séparation entre l'hémisphère nord et l'hémisphère sud, définie par un plan perpendiculaire à l'axe des pôles.
Le méridien est le plan du lieu passant par l'axe des pôles.
La latitude est l'éloignement par rapport à l'équateur, mesuré en degrés d'arc le long du méridien du lieu (en °N ou en °S)
La longitude est l'éloignement par rapport au méridien d'origine, mesuré en degrés d'arc le long de l'équateur (en °E ou en °O).

Soleil

 

Le Soleil est une étoile autour de laquelle gravite la Terre. Son énergie provient des réactions thermonucléaires de fusion de l'hydrogène en hélium. Sa température superficielle moyenne est estimée à 5.800 K. Image soleil.
La surface lumineuse habituellement visible, ou photosphère, est d'environ 100 km d'épaisseur.
La chromosphère est la couche inférieure de l'atmosphère solaire, entre la photosphère et la couronne.
Les taches solaires sont des taches sombres sur la surface de la photosphère. Elles ont une très grande diversité de forme et d'étendue, qui correspondent à des zones plus froides.
Les observateurs comme Galilée, ont vu que les taches se déplaçaient au fil du temps, toujours dans le même sens, ainsi montrant la rotation du Soleil. Voir Le Soleil tourne sur lui-même

Le globe solaire limité par la photosphère a un rayon égal à 696.000 km, soit environ 109 fois le rayon équatorial de la Terre. Sa densité moyenne n'est que de 1,41 de sorte que sa masse est seulement 333.000 fois celle de la Terre, pour un volume 1.300.000 fois plus important. 
La distance moyenne de la Terre au Soleil est voisine de 150 millions de km. Le rayonnement solaire met environ 8 minutes pour nous parvenir. 

Le périhélie est le point de l'orbite d'une planète le plus proche du Soleil.
La aphélie est le point de l'orbite d'une planète ou d'une comète le plus éloigné du Soleil.

Trajectoire

Un dispositif de poursuite du Soleil permet de maintenir un appareil orienté en permanence en direction du Soleil. Il peut être à moteur ou à opération manuelle.
Une monture équatoriale est un dispositif de poursuite du Soleil avec un axe parallèle à celui de la terre. Les paramètres du mouvement sont l'angle horaire et la déclinaison du Soleil.

Éclipse

Une éclipse est la disparition temporaire complète (éclipse totale) ou partielle (éclipse partielle) d'un astre due à son passage dans l'ombre ou la pénombre d'un autre.
Une éclipse de Soleil est l'occultation du Soleil due à l'interposition de la Lune devant lui dans le ciel. Image: éclipse totale
Une éclipse de Lune est l'occultation de la Lune due à son passage dans le cône d'ombre de la Terre.

6. PHENOMENES THERMIQUES

Absorption

L'absorption solaire est le phénomène naturel grâce auquel la matière capture les photons du rayonnement solaire et les transforme en chaleur.
Le coefficient d'absorption d'une surface exprime par un nombre compris entre 0 et 1 le pourcentage de l'énergie radiante incidente absorbée par cette surface. Le reste du rayonnement solaire est, soit réfléchi et diffusé, soit transmis (grâce à la transparence du matériau).
Voir Tableau "absorption"
Le déphasage est la durée de passage de l'onde de chaleur (ou de froid) à travers une paroi extérieure, entre le moment de son absorption sur la face externe et l'instant de sa restitution par la face interne.

Apports solaires

Les apports solaires directs représentent l'énergie captée dans un bâtiment sous forme de chaleur sans disposition spécial de captage (à travers les fenêtres).
Les apports solaires indirects proviennent d'une paroi accumulatrice interposée entre le soleil et le local à chauffer. Elle absorbe le rayonnement solaire, transformé aussitôt en chaleur et elle transmet ensuite cette énergie thermique avec quelque retard dans le local d'habitation
Les apports solaires séparés proviennent d'installations de captage et de stockage thermique dissociées du volume d'habitation.
Les apports internes sont dus à la chaleur humaine, l'éclairage artificiel, aux équipements électroménagers ou à toute autre source à l'intérieur d'un bâtiment.

Un masque solaire est la cause des ombres portés qui réduisent les apports solaires, soit à travers des fenêtres soit sur des capteurs.

Bilan thermique
Confort thermique

Le bilan thermique est fonction de l'humidité relative, la vitesse et température de l'air et la température du rayonnement.
La température résultante est une température fictive rendant compte des effets conjugués de la température de l'air, de la température des parois d'un local et de la vitesse de l'air à l'intérieur du local.

Le confort thermique est défini comme l'absence de "gêne thermique". En physiologie, il y a confort thermique lorsque pour une activité sédentaire et un habillement donné, les systèmes thermorégulateurs n'ont pas à intervenir selon des taux dépassant des valeurs de seuil.
Un diagramme psychrométrique montre comment varie l'humidité relative de l'air en fonction de la température sèche et de l'humidité absolue.

Le métabolisme est l'ensemble des phénomènes physiques et chimiques qui se produisent sans discontinuer à l'intérieur des cellules et sont les manifestations de la vie. Le métabolisme, chez l'homme, correspond à la dépense d'énergie nécessaire pour assurer le maintien de toutes les fonctions indispensables à la vie. Toute dépense supplémentaire, notamment pour réaliser un travail, doit être compensée par un apport complémentaire de calories sous forme d'aliments.

Dessin extrait du livre
"La face Cachée du Soleil"
Bricolo Lézardeur
Paris 1974

R : flux d'énergie rayonnante
C : chaleur de convection et de conduction
E : évaporation de l'eau

Face cachée.gif (8482 octets)

Capacité thermique

La capacité thermique d'un matériau est la quantité de chaleur mise en réserve lorsque sa température augmente de 1°C. On l'exprime en Wh/m3°C et l'obtient en faisant le produit de la masse par la chaleur spécifique du matériau. Plus elle est grande, plus la quantité de chaleur à apporter à un matériau pour élever sa température est grande.
La chaleur spécifique est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'unité de masse de 1°C. On l'exprime en Wh/kg°C.
Voir : Caractéristiques thermiques des matériaux de construction
Chaleur latente La chaleur latente est la chaleur résultant d'un changement d'état de la substance accumulatrice, sans changement simultané de température.
Les sels eutectiques (ou la paraffine) servent à stocker la chaleur et à limiter les surchauffes autour d'une température variant faiblement. Ces sels fondent en absorbant d'importantes quantités de chaleur latente qu'ils restituent ensuite à la solidification, lorsque la température baisse au-dessous de la plage de transformation. Des matériaux à changement de phase spécifiques sont commercialisés pour être incorporés dans les bâtiments à faible inertie thermique. 
Voir Composants bioclimatiques  

Condensation

La condensation est formée de gouttelettes d'eau (buée) qui se déposent sur la face interne des parois extérieures d'un bâtiment lorsque l'air tiède intérieur chargé d'humidité se refroidit au contact des façades au-dessous de sa température de rosée.
Une barrière pare-vapeur est une feuille ou membrane, simple ou composite, déposée sous le revêtement intérieur d'un mur de façade, destinée à s'opposer au déplacement de la vapeur d'eau vers l'extérieur froid de la paroi, afin d'éviter la condensation.

La rosée est la vapeur d'eau qui se dépose, le matin ou le soir à l'air libre.
Le point de rosée est la température à laquelle la vapeur d'eau de l'air commence à se condenser.

Conduction La conduction est un phénomène naturel grâce auquel la chaleur traverse la matière par excitation thermique des molécules dans les solides, les liquides et les gaz.
La conductivité thermique est le flux de chaleur, par mètre carré, traversant un matériau d'un mètre d'épaisseur pour une différence de température de un degré entre les deux faces (W/m.°C). Voir Tableau "conductivité" Tableau "conductivité"
Convection La convection est la déplacement de chaleur au sein d'un fluide par le mouvement de l'ensemble de ses molécules. C'est un mouvement convectif.
La thermocirculation est un mouvement convectif d'un fluide qui se produit lorsqu'une source de chaleur entretient l'ascendance de l'air (ou de l'eau) chaud, remplacé aussitôt par l'air (ou l'eau) plus frais, dans une boucle permanente de circulation.
Degrés-jours La valeur de degré-jours de chauffage pour un jour donné est l'écart entre une valeur conventionnelle de la température intérieure (dite température intérieure de base - habituellement 18°C) et la température extérieure moyenne (plus faible) du même jour. Pour une période donnée, c'est la somme jour par jour, de l'écart entre la température intérieure de base et la température extérieure quotidienne moyenne.
Effet de cheminée L'effet de cheminée est la tendance d'un fluide qu'en s'échauffant s'éleve, en raison de la diminution de sa densité. On utilise ce phénomène thermique naturel pour évacuer la surchauffe de l'intérieur d'une construction en facilitant la sortie de l'air tiède ou chaud à travers des ouvrants en partie haute. Ce tirage thermique peut induire une dépression intérieure susceptible d'aspirer l'air plus frais du dehors à travers des ouvrants en partie basse.
Effet de serre L'effet de serre est provoqué par une paroi transparente (ou translucide) disposée sur une enceinte close. La paroi transparente permet une bonne pénétration du rayonnement solaire mais présente un barrage aux rayonnements infrarouges induits.
L'effet de serre atmosphérique est provoqué par l'atmosphère qui sert de paroi transparente. Ce phénomène empêche le refroidissement brutal de la terre pendant la nuit. Le renforcement de l'effet de serre atmosphérique par l'émission excessive de certains gaz comme le dioxyde de carbone et le méthane est en train de modifier le climat.
Émissions de gaz à effet de serre et Cycle de carbone
S'il n'y avait pas d'effet de serre atmosphérique:
La température à la surface de la Terre serait de -18°C au lieu des +15°C de moyenne actuelle. En comparaison, sur Mars où il n'y a pas de gaz à effet de serre, la température moyenne est de -50°C; sur Vénus, où l'atmosphère est presque exclusivement composée de gaz carbonique, la température moyenne est de +420°C.
Ventilation La ventilation d'un logement est l'apport d'air neuf de l'extérieur pour renouveler l'air et extraire l'air vicié.
La ventilation naturelle permet de ventiller sans mechanisme. C'est le vent ou l'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur qui entraine le passage d'air grâce à l'ouverture d'une fenêtre ou la présence de grilles de ventilation.
La ventilation traversante est une manière d'augmenter le mouvement d'air à l'intérieur d'un local afin d'améliorer le confort thermique dans un climat chaud. Le même effet est appelé "courrant d'air" quand ce n'est pas voulu.
La ventilation mécanique est un système comportant un ou plusieurs ventilateurs électriques qui mettent l'air en mouvement afin de permettre son évacuation ou son insufflation forcée. Dans un VMC (ventilation méchanique contrôlée), les bouches de ventilation régulent automatiquement l'admission et l'extraction d'air afin d'assurer correctement son renouvellement tout en limitant les déperditions d'énergie.
Émission L'émission ou émissivité thermique est le phénomène naturel grâce auquel des matières émettent des photons infrarouges et se refroidissent. Tous les matériaux possèdent ce pouvoir d'émettre de l'énergie radiante.
Le coefficient d'émissivité d'une surface mesure son aptitude d'émission de chaleur par un nombre compris entre 0 et 1 ; c'est le pourcentage de l'énergie radiante émise par le corps noir à la même température.
Un corps noir est un corps thermique parfait quant aux deux phénomènes d'absorption et d'émission.
Évaporation L'évaporation est la transformation sans ébullition d'un liquide en vapeur.
Humidité L'humidité de l'air est sa teneur en vapeur d'eau.
L'humidité relative est le rapport entre la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère et la quantité maximale possible (saturante) à la température considérée. Elle s'exprime en % (inférieure ou égale à 100%).
L'humidité absolue est la quantité de vapeur d'eau (masse) contenue par une unité de volume d'air. Elle s'exprime en gramme de vapeur d'eau par m3 d'air.

Un ventilateur hygroréglable se régule en fonction du taux d'humidité ambiant.

Inertie thermique L'inertie thermique (ou la masse thermique) est le potentiel de stockage thermique d'un local ou d'une maison. L'ensemble des masses réparties à l'intérieur de l'enveloppe isolante d'une construction constituent l'inertie thermique intérieure : les parois en maçonnerie pleine, les dalles de plancher, ..
La propriété des constructions à forte inertie thermique est de conserver une température stable et de se réchauffer ou se refroidir très lentement, alors que les constructions à faible inertie suivent sans amortissement ni retard les fluctuations de la température extérieure.
Isolation thermique L'isolation thermique est constituée des matériaux ou dispositifs destinés à empêcher les déperditions ou les apports thermiques. Les matériaux isolants sont généralement légers et comportent de minuscules cellules d'air immobiles qui freinent la conduction et la convection.
Une lame d'air crée une coupure thermique et renforce la résistance thermique de la paroi à laquelle elle est incorporée.
Les doubles vitrages doivent leur qualité d'isolant à la lame d'air enserrée entre les deux vitres.
Un pont thermique est un élément ou partie de la paroi d'un bâtiment qui, par sa nature ou sa mise en œuvre, s'avère être un point faible de l'isolation qui n'offre pas le même coefficient de résistance thermique.

RT 2000 est la désignation de la réglementation thermique en vigueur en France depuis 2001. Elle vise à réduire les consommations d'énergie dans les logements et dans le tertiaire et à limiter l'inconfort d'été dans les locaux non climatisés. Elle s'exprime sous forme de performances à atteindre.
Dans le cadre de la RT 2000, Ubât est définit comme : le coefficient de transmission surfacique moyen de l'enveloppe séparant l'intérieur du bâtiment de l'extérieur, d'un local non chauffé ou du sol.
Ubât d'exprime en W/K.m2 et représente les déperditions moyennes par m2 de paroi pour 1° d'écart de température.

Le coefficient G est le coefficient de déperdition volumique d'un logement, utilisait en France avant que la RT2000 était en vigueur. C'était égal aux déperditions thermiques d'un logement pour un degré d'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur, divisées par son volume habitable.

Réflexion

Le coefficient de réflexion d'une surface exprime par un nombre compris entre 0 et 1 le pourcentage d'énergie radiante incidente réfléchi par cette surface.
L'albédo représente la fraction du rayonnement incident qui est réfléchie; c'est normalement le complément à 1 de la fraction absorbée.

Les réflecteurs sont des amplificateurs de captage par réflexion.

Les vitrages réfléchissants sont fabriqués avec un traitement de surface sélective. le coefficient de réflexion est élevé surtout dans l'infrarouge de façon à satisfaire en même temps deux exigences, au premier abord, contradictoire : une bonne visibilité et une faible transmission thermique.

Transmission Le coefficient de transmission lumineuse exprime par un nombre compris entre 0 et 1 le pourcentage d'énergie radiante incidente transmis à travers une substance dite "transparente" ou "translucide".
Un matériau est transparent si on peut voir un objet,à travers le matériau, sans déformation.
Un matériau translucide transmet la lumière en affectant la vue des objets.

Un vitrage est un châssis garni de vitres qui laisse passer le rayonnement solaire de faible longueur d'onde appartenant pour l'essentiel au domaine visible, main ne transmet pas le rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde. Ce phénomène fait du verre un élément de prédilection pour la récupération du rayonnement solaire.
Le taux de transmission d'un vitrage est en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement.
Le bilan thermique d'un vitrage dans une paroi de bâtiment est la différence entre les gains de chaleur dus au rayonnement solaire et les déperditions thermiques pendant la période de chauffage. Il dépend du type de vitrage, son orientation et l'ensoleillement du lieu.
Voir : Les caractéristiques optiques et thermiques des principaux types de vitrages

Le coefficient U est le coefficient de transmission surfacique d'une paroi : le flux de chaleur à travers un mètre carré de paroi pour une différence de température d'une degré entre les deux ambiances que sépare cette paroi. Plus le coefficient est grand, plus la chaleur transmise est grande; s'exprime en W/m2.°C.

Le coefficient K est l'ancien coefficient de transmission surfacique d'une paroi. La lettre "K" est remplacée par "U" afin d'être en conformité avec les directives et les normes européennes. 

La résistance thermique indique la propriété d'une paroi à s'opposer à l'écoulement de la chaleur. C'est l'inverse du coefficient K, elle s'exprime en m2.°C/W

Thermicien Un thermicien (ou une thermicienne) est un spécialiste de la thermique et de ses applications.

7. SYSTEMES SOLAIRES ACTIFS & PASSIFS

Actif
Passif

L'énergie solaire active se dit d'un principe de captage, de stockage et de distribution solaire nécessitant, pour son fonctionnement, l'apport d'une énergie extérieure (par opposition à l'énergie solaire passive).
L'énergie solaire passive se dit d'un principe de captage, de stockage et de distribution capable de fonctionner seuls, sans apport d'énergie extérieure.
L'architecture bioclimatique est définit comme le principe de conception architecturale visant à utiliser, au moyen de l'architecture elle-même, les éléments favorable au climat en vue de la satisfaction des exigences du confort thermique. 
Par extension, l'environnement proche et la végétation font partie du concept. Ainsi, les arbres à feuilles caduques (qui tombent chaque année) laissent passer le soleil en hiver et peuvent servir de protection solaire en été.

Le Plan Soleil décrit l'ensemble des actions et des aides destinées à promouvoir l'utilisation de l'énergie solaire thermique dans l'habitat et le secteur tertiaire.
Appoint L'énergie d'appoint est une énergie conventionnelle complémentaire (bois, gaz, fioul, électricité) associée au solaire pour assurer la fourniture du complément de l'énergie afin de couvrir la totalité des besoins de chauffage ou d'eau chaude sanitaire.
Le chauffage d'appoint est une installation de chauffage auxiliaire, appelée à fournir de la chaleur lorsque l'installation solaire se révèle insuffisante.

Autostockeur

Un autostockeur solaire est une installation dans laquelle les fonctions de captage et de stockage sont assurées par le même élément. Image Climax
Chauffe-eau Solaire CESI est l'abréviation de "chauffe-eau solaire individuel".

Un chauffe-eau solaire à circuit direct est une installation dans laquelle l'eau chauffée parvenant ensuite au consommateur circule directement dans les capteurs.
Un chauffe-eau solaire à capteurs vidangeables vers l'intérieur est une installation dans laquelle, au cours du fonctionnement normal, les capteurs se remplissent de fluide caloporteur quand la pompe se met en marche et se vident dans un réservoir quand elle s'arrête. Ainsi le risque de gel est évité sans utiliser un fluide anti-gel.
Un chauffe-eau solaire à capteurs vidangeables vers l'extérieur est une installation à circuit direct dans laquelle les capteurs peuvent être vidangés à l'égout, en général en cas de risque de gel.
Un chauffe-eau solaire à circuit indirect ou avec échangeur est une installation dans laquelle un fluide caloporteur autre que l'eau chaude parvenant au consommateur circule dans les capteurs.

Un caloporteur est un fluide (souvent de l'eau avec un additif antigel, ou de l'air) utilisé pour les transferts d'énergie calorifique lors d'un processus thermique. Dans les techniques solaires le fluide caloporteur transporte la chaleur transformée par les capteurs solaires vers le réservoir de stockage.  
Une solution antigel, comme le méthanol ou l'éthylène glycol, est utilisée comme fluide caloporteur dans un système de chauffage afin d'éviter le gel des circuits.
Les liquides caloporteurs sont généralement des antigels à base de glycols, soit :
- Glycol éthylique, employé très fréquemment dans les voitures, ayant des caractéristiques de transmission de chaleur avantageuses. On le vend souvent avec des apports d'anticorrosifs; il peut s'utiliser dans des appareils solaires. Malheureusement, le glycol éthylique est dangereux pour la santé.
- Glycol propylique ou propylèneglycol (de formule CH3CHOHCH2OH)
Il est plus cher que le précédent, mais il n'est pas toxique; les liquides caloporteurs au glycol propylique sont recommandés pour les appareils à eau chaude; ils sont souvent vendus avec des apports anticorrosifs (non toxiques) comme par exemple "Tycofor".
La viscosité du glycol propylique est supérieure (moins avantageuse) à celle du glycol éthylique; sa capacité thermique est inférieure (également moins avantageuse).

Un vase d'expansion maintient une pression minimum dans un circuit hydraulique pour la bonne marche d'un chauffe-eau ou système de chauffage, et sert à compenser la dilatation entraînée par l'élévation de la température de l'eau.

Coupe sur un vase d'expansion fermé, montrant la membrane étanche entre le réservoir d'azote et le fluide caloporteur d'un circuit hydraulique

Circulation forcée

Un chauffe-eau solaire à circulation forcée est une installation dans laquelle une pompe ou un ventilateur est utilisé pour faire circuler le fluide caloporteur dans les capteurs.
Un échangeur de chaleur permet le transfert de chaleur d'un fluide à un autre. Dans le cas d'un chauffe-eau solaire, l'échangeur permet le transfert de chaleur du caloporteur dans le circuit primaire à l'eau chaude sanitaire dans le ballon de stockage.
Sh.ch-eau.cf.gif (9241 octets)

Chauffage par plancher solaire direct

Un Combi système ou Système solaire combiné est une installation utilisant le rayonnement solaire pour couvrir une partie des besoins de chauffage et d'eau chaude sanitaire.
PSD abréviation de la technique de plancher solaire direct où la chaleur du soleil est capté par des capteurs puis envoyée dans une dalle chauffante.
Une dalle chauffante est une dalle en maçonnerie (béton) intégrant les tuyaux pour le chauffage basse température.
La réseau de distribution d'un PSD est un système de canalisations répartissant la chaleur dans les dalles des différentes pièces en fonction des besoins.

PSDAI abréviation de plancher solaire direct avec appoint intégré où la chaleur fournie par l'appoint est aussi envoyée dans la dalle.

Couverture solaire Le taux de couverture solaire est le rapport entre l'énergie fournie par la partie solaire d'une installation et la fourniture totale de l'installation

Le concept de Garantie des Résultats Solaires (GRS) appliqué au chauffage de l'eau sanitaire, veut dire qu'un système solaire doit fournir une quantité minimum d'énergie chaque année pour une consommation d'eau chaude donnée. Si l'énergie fournie est moindre que l'énergie garantie, les signataires du contrat doit dédommager le client.

Dispositifs d'architecture solaire passive

L'apport solaire est la partie du bilan thermique d'un bâtiment correspondant aux gains solaires.

Les apports gratuits sont constitués des apports solaires qui sont transmis essentiellement par les vitrages et les apports internes dégagés par les habitants et les équipements (éclairage, cuisine,.).

Le coefficient de forme (Cf) est le rapport entre la surface extérieure et le volume d'un bâtiment. Cf = m2 /m3. Son calcul permet de comparer les formes différents par rapport à une volume donnée. La recherche d'une compacité accrue a une justification économique car les déperditions thermiques par les parois sont réduites et la géométrie de l'enveloppe extérieur est plus simple et meilleur marché.

Un mur capteur ou accumulateur thermique est un mur construit dans un matériau apte à recevoir et à stocker la chaleur (ou le froid) qu'il peut ensuite restituer en se comportant comme une source de chaleur (ou de fraîcheur).
Adobe est un mot espagnol souvent employé en français et en anglais pour désigner la brique crue. Cette technique consiste à mouler sans compactage des briques avec de la terre et à les laisser sécher au soleil. Les briques crues, sans compactage ou comprimées à l'aide d'une presse font des bons accumulateurs thermiques.
Un mur Trombe est un mur capteur-accumulateur qui comporte des orifices dans ses parties basse et haute. Le phénomène de thermocirculation (ascendance de l'air entre la vitre et le mur) se produit sous l'effet de l'absorption solaire; une boucle convective s'établit naturellement avec transfert de chaleur vers l'intérieur grâce à un mouvement permanent de l'air. Voir Le Mur Trombe

La thermocirculation est le mouvement convectif d'un fluide qui se produit lorsqu'une source de chaleur entretient l'ascendance de l'air tiède ou chaud, remplacé aussitôt par un air plus frais, dans une boucle permanente de circulation.
La stratification est la tendance d'un fluide que l'on échauffe à s'étager en couches superposées à température croissante (avec un gradient thermique vertical positif) sous la pression hydrostatique due à la diminution de sa densité dans un environnement plus lourd. Dans le cas d'un chauffe-eau solaire, le puisage d'eau chaude se fait en partie haute du ballon afin de bénéficier des couches d'eau les plus chaudes et l'eau froide est introduite en partie basse.

L'isolation mobile est un dispositif mobile, comme un volet, utilisé pour réaliser une isolation thermique d'une paroi vitrée pendant la nuit.
Un Beadwall est un dispositif d'isolation mobile qui consiste à souffler des billes de polystyrène expansé entre deux plaques de verre d'une paroi transparente. Les billes sont aspirées dans un réservoir afin de rendre sa transparence à la paroi vitrée.

Un brise-soleil est un dispositif construit en avant des baies vitrées d'une façade pour les protéger du soleil en été.
L'éblouissement est un trouble passager de la vue, provoqué par une lumière trop vive. Il peut être un cause d'inconfort dans des bâtiments fortement vitrés.
Une claire-voie est une ouverture vitrée fixe ou ouvrante qui rompt la pente du toit en arrière de la façade. Il est placé au-dessus de la ligne de regard des occupants et sert pour faire entrer le rayonnement solaire en profondeur.
Un atrium est une cour communiquant avec des pièces à l'intérieur d'un bâtiment. Les atriums dans l'architecture contemporaine sont généralement couverts, créant un microclimat non chauffé. L'atrium de l'habitation romaine, généralement entourée d'un portique couvert, avait un bassin central ou citerne pour collecter l'eau de pluie.
Une véranda est un espace vitré non-chauffé accolé à une maison ou encastré dans la surface habitable. Elle permet un accroissements des apports solaires pour réduire les besoins de chauffage et une augmentation de la surface habitable pour les activités temporaires (suivant les saisons).
L'habitat troglodyte est une appellation traditionnelle pour une habitation enterrée, enfouie, recouverte ou souterraine. En générale, la masse thermique de la terre sert d'améliorer le confort interne.

Éléments séparés Un chauffe-eau solaire à éléments séparés est une installation dans laquelle le réservoir de stockage n'est pas solidaire du capteur et en est situé à une certaine distance.
Monobloc Un chauffe-eau solaire monobloc est une installation dans laquelle le réservoir de stockage jouxte le capteur dans un châssis commun.

Préchauffage

Une installation de préchauffage solaire est une installation sans appoint, montée en amont d'un chauffe-eau classique pour préchauffer l'eau froide.

Certification

Le CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment) est l'organisme public chargé de la certification des composants et procédés de construvction (marque CSTBât). Le CSTB gère la procédure des "avis techniques", portant notamment sur les capteurs et les chauffe-eau solaires.
Dans le cadre du programme français Plan Soleil, les installateurs de chauffe-eau solaires doivent être signataires de la charte "Qualisol" afin de faire bénéficier leurs clients de la prime ADEME. Le contenu de la charte inclut des engagements classiques sur le respect des règles professionnelles et des bonnes pratiques, sur la qualité des informations, conseils et services dus aux clients, et sur les prestations de suivi. Voir les "10 points solaires" de la charte.
Régulation La régulation d'une installation solaire est un dispositif optimisant la gestion de l'énergie solaire pour le chauffage ou pour l'eau chaude sanitaire. La régulation peut gérer à la fois l'énergie solaire et l'énergie d'appoint avec un recours prioritaire à l'énergie solaire.

Un thermostat est un appareil qui enclenche ou déclenche un dispositif quelconque lorsque la température mesurée en un certain point d'un système n'est plus comprise entre les limites qui lui ont été assignées.
Un thermostat différentiel est un thermostat automatique (utilisé sur les systèmes de chauffage solaire) qui répond aux différences de température (entre le fluide dans les capteurs et le ballon de stockage) afin de contrôler le fonctionnement des équipements (marche ou arrêt des pompes de circulation du fluide caloporteur).

La ventilation mécanique contrôlée (VMC) permet, contrairement à la ventilation naturelle, d'assurer une indépendance et une constance des débits quelles que soient les conditions de vent et de température. Elle garantit également le sens de circulation de l'air neuf des pièces de vie vers les pièces de service, conformément à la réglementation.

Un système "low flow" décrit la circulation du caloporteur dans un chauffe-eau solaire quand le débit du circuit primaire est diminué par le circulateur selon la différence de température entre les capteurs et le ballon de stockage. Ainsi, par temps de faible ensoleillement, le caloporteur peut atteindre une température plus élevée que celle obtenue avec les systèmes à débit constant.

Thermosiphon


Un chauffe-eau solaire à thermosiphon est une installation dans laquelle la circulation de fluide caloporteur entre le capteur et le réservoir de stockage est assurée uniquement par les changements de densité de ce fluide.

8. TERMINOLOGIE DU RAYONNEMENT

Énergie solaire

L'énergie solaire est l'énergie émise par le soleil sous forme d'ondes électromagnétiques (principalement entre 0,3 et 3 micromètres) ou toute autre énergie obtenue par captage du rayonnement solaire.

L'éclairement énergétique ou irradiance est le flux de rayonnement électromagnétique, par unité de surface, incident sur un plan donné. L'éclairement énergétique  est exprimé généralement en watts par mètre carré (W/m2).

L'angle d'incidence est l'angle que fait un rayon incident avec la normale à la surface au point d'incidence. Cet angle détermine l'importance du rayonnement direct intercepté par la paroi.
L'angle d'inclinaison pour une surface captatrice est l'angle que fait cette surface avec le plan horizontal.

La constante solaire se dit de l'éclairement énergétique d'une surface normale aux rayons solaires, située à la limite de l'atmosphère. Cette valeur est fixée à 1.353 W/m2.
Le rayonnement solaire dirigé vers la Terre est en partie absorbé par l'atmosphère et en partie renvoyé dans l'espace. 

Rayonnement
solaire

 

Le spectre solaire est la distribution spectrale (en fonction de la longueur d'onde ou de la fréquence) du rayonnement électromagnétique émis par le soleil, depuis les rayonnements radio jusqu'aux rayons X.
Le rayonnement ultraviolet est un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde plus courte que le visible (<380 nanomètres) et plus longue que les rayons X.
Le rayonnement visible est un rayonnement électromagnétique stimulant le nerf optique humain, de longueur d'onde comprises approximativement entre 380 nm et 780 nm.
Le rayonnement infrarouge est un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1 mm.

Le rayonnement solaire global est le rayonnement émis par le soleil incident sur une surface donnée.
Le rayonnement direct est le rayonnement solaire incident sur un plan donné, et provenant d'un petit angle solide centré sur le disque solaire.
Le rayonnement diffus est le rayonnement solaire global à l'exception du rayonnement direct. Il comprend la plus grande partie du rayonnement diffusé par l'atmosphère ainsi qu'une partie du rayonnement réfléchi par le sol, suivant l'inclinaison de la surface réceptrice.

Un isorad est une courbe, sur une carte, indiquant les sites de même irradiation durant un intervalle de temps donné.

Un simulateur solaire est une source lumineuse simulant le rayonnement solaire, en général une lampe ou un réseau de lampes électriques, utilisé  pour tester un capteur solaire (par exemple) à l'abri des intempéries.

La longueur d'onde électromagnétique définit le rayonnement et découle directement de la théorie ondulatoire de la lumière. Elle est égale au rapport de la vitesse de la lumière (300.000 km/s dans le vide) à la fréquence déterminant le rayonnement envisagé; elle s'exprime généralement en microns.

L'arc-en-ciel est le produit de la réfraction de la lumière du Soleil par un écran de gouttelettes d'eau. Chaque goutte d'eau agit comme un prisme qui décompose la lumière. Un rayon solaire, couvrant tout le spectre visible, tombe sur une goutte; ce rayon subit deux réfractions et une réflexion avant de ressortir, dans une direction qui dépend de la longueur d'onde. Ainsi, les rayons "rouges" seront plus déviés que les rayons "bleus". L'angle entre rayon incident et rayon émergent est de 43° pour les rayons "rouges" et de 41° pour les rayons "bleus". En tournant le dos au Soleil, l'observateur verra un arc rouge issu de toutes les gouttes telles que la direction goutte-œil forme un angle de 43° avec la direction des rayons solaires. On observe alors de l'extérieur à l'intérieur de l'arc-en-ciel un dégradé allant du rouge au bleu.

Instruments de mesure du rayonnement

Un radiomètre est un instrument de mesure du rayonnement.
Le radiomètre de Crookes est un appareil permettant de mettre en évidence l'énergie transportée par les radiations, il est constitué d'une ampoule de verre contenant de l'air à faible pression et un petit moulin à quatre pales ayant chacune une face noire et une face blanche. Il en résulte une dissymétrie dans l'absorption du rayonnement incident, qui provoque la mise en rotation du moulin. Voir William Crookes
Un pyranomètre est un radiomètre pour la mesure du rayonnement dans un plan, le rayonnement incident étant issu de l'ensemble de l'hémisphère situé au-dessus de l'instrument.
Un pyrhéliomètre est un radiomètre muni d'un collimateur, pour la mesure du rayonnement solaire direct sous incidence normale.
Un héliographe est un instrument enregistrant la durée pendant laquelle le rayonnement solaire est d'une intensité suffisante pour produire des ombres distinctes.

Voile solaire

Une voile solaire utilise la pression du rayonnement solaire afin d'augmenter l'énergie cinétique d'un vaisseau spatial. La direction de la force d'accélération dépend de l'orientation des lames de la voile par rapport au rayonnement.
Le premier vaisseau spatial avec une voile solaire s'appelle Cosmos-1, il est en cours de construction. Voir Cosmos-1

9. UNITES DE MESURE

Conductivité thermique

Le watt par mètre-kelvin (W/m.K) est l'unité de mesure de conductivité thermique, équivalant à la conductivité thermique d'un corps homogène isotrope dans lequel une différence de température de 1 kelvin produit entre deux plans parallèles, ayant une aire de 1 mètre carré et distants de 1 mètre, un flux thermique de 1 watt.

Un clo est l'unité de résistance thermique des vêtements.
Les vêtements avec une résistance thermique de 1 clo maintiennent le confort thermique d'une personne assise dans un environnement où la température ambiante est de 21°C et la vitesse de mouvement de l'air est de 0,1 m/s. 
1 clo = 0,1555 m2.°C/W

Capacité thermique

Le joule par kelvin (J/K) est l'unité de mesure de capacité thermique et d'entropie, équivalant à l'augmentation de l'entropie d'un système recevant une quantité de chaleur de 1 joule à la température thermodynamique constante de 1 kelvin, pourvu qu'aucun changement irréversible n'ait lieu dans le système.

Énergie

Le Joule (J) est l'unité de mesure de travail, d'énergie et de quantité de chaleur, équivalant au travail produit par une force de 1 newton dont le point d'application se déplace de 1m dans la direction de la force.
1 kilojoule (kJ) = 1.000 J (103J)
1 mégajoule (MJ) = 1.000 kJ (106J) 
1 gigajoule (GJ) = 1.000 MJ (109J)
1 térajoule (TJ) = 1.000 GJ (1012J)
1 petajoule (PJ) = 1.000 TJ (1015J)
1 exajoule (EJ) = 1.000 PJ (1018J)
La consommation d'énergie finale dans l'Union Européenne en 1998 = 40,2 EJ (ou 11,3 TWh)
1 MJ = 0.278 kWh

L'effet Joule est le dégagement de chaleur dans un conducteur homogène parcouru par un courant électrique.

Le kilowattheure (kWh) est l'unité d'énergie ou de travail, équivalant au travail exécuté pendant une heure par une machine dont la puissance est de 1 kilowatt (1000 W).
1kWh = 3,6 MJ
1 mégawattheure (MWh) = 1.000 kWh

L'unité officielle d'énergie est le Joule (J) mais, parce que le pétrole est l'énergie dominante, les énergéticiens utilisent la tonne d'équivalent pétrole (tep) ou quelquefois la tonne d'équivalent charbon (tec)

Les coefficients d'équivalence permettent conventionnellement de comparer dans une unité commune (tep : tonne équivalent pétrole), des quantités d'énergie de natures diverses. 

1 Mtep : Million de tonnes équivalent pétrole, unité de mesure permettant de comparer les différentes énergies entre elles, il s'agit de l'énergie produite par la combustion d'une tonne de pétrole.

1 tonne de pétrole = 1,000 tep
1 tonne de charbon = 0,619 tep
1 tonne de charbon pauvre = 0,405 tep
1 tonne de bois = 0,300 tep ( environ)
1 tonne de gaz butane ou propane = 1,095 tep

1 Mwh d'électricité = 0,086 tep (énergie finale)
1 Mwh d'électricité = 0,222 tep (énergie primaire)
1 Mwh de gaz naturel = 0,077 tep
1 000 litres de fuel lourd = 0,950 tep

La France a consommé 269 Mtep d'énergie primaire en 2001.
La consommation moyenne par habitant et par an est de 4,3 tep en France et de 8,1 tep aux États-Unis.

L'énergie primaire est l'énergie nécessaire pour fournir l'énergie finale que nous consommons.
L'énergie primaire correspond à des produits énergétiques dans l'état (ou proches de l'état) dans lequel ils sont fournis par la nature : charbon, pétrole, gaz naturel ou bois.
La comptabilité de l'électricité primaire est plus complexe. La production d'électricité par l'hydraulique (ainsi que l'éolien et le photovoltaïque), est comptabilisée en kWh, et exprimée en tep en utilisant la conversion des unités physiques (comme pour la consommation finale) : 1000 kWh valent 0,086 tep. Pour la production d'électricité par des centrales nucléaires, on comptabilise la chaleur produite par le réacteur nucléaire en énergie primaire. Cependant, lorsqu'une centrale nucléaire produit 1 kWh d'électricité en énergie finale, le réacteur nucléaire qui l'équipe produit 3 kWh de chaleur dont 2 représentent les pertes calorifiques liées à la transformation de chaleur en électricité. Ainsi, lorsqu'une centrale nucléaire produit 1000 kWh d'énergie finale, cette production est comptabilisée 0,086/0,33 = 0,2606 tep d'énergie primaire.

La calorie (cal) est l'unité de mesure de quantité de chaleur, équivalant à la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 °C la température de 1 gramme d'eau. (Cette unité n'est plus légale en France).
1 cal = 4.187 J
La thermie (th) est l'unité de mesure de quantité de chaleur, valant un million de calories. (Cette unité n'est plus légale en France).
1 th = 1.16 kWh = 4.187 MJ

Le B.T.U. (British Thermal Unit) est l'unité de mesure calorifique utilisée encore aux États-Unis, équivalant à 1.055 joules.

Un met est l'unité d'énergie métabolique:
1 met = 58 W/m2 (où la surface du corps humain est d'environ 1,8 m2).

Force

Le newton (N) est la force qui communique à un corps ayant une masse de 1 kg une accélération de 1 m/sec.

Pression

Le pascal (Pa) est la contrainte qui, agissant sur une surface plane de 1 mètre carré exerce sur elle une force totale de 1 newton ; dit aussi newton par mètre carré (N/m2).

Un bar est l'unité de mesure de pression valant 105 pascals, utilisée pour mesurer la pression atmosphérique. Un bar est presque égal à une atmosphère.
1 bar = 1.000 millibar

Puissance

Le watt (W) est l'unité de puissance, de flux énergétique et de flux thermique.
1 Watt = 1 joule par seconde
1 kilowatt (kW) = 1.000 W
1 mégawatt (MW) = 1.000 kW

Un wattmètre est un appareil qui mesure la puissance électrique consommée par un récepteur ou fournie par un générateur électrique.

Le watt-crête (Wc) est l'unité de puissance d'un capteur photovoltaïque. Il correspond à la délivrance d'une puissance électrique de 1 Watt, sous de bonnes conditions d'ensoleillement et d'orientation.

L'unité de puissance des capteurs solaires thermiques est kWth/m2. La valeur de conversion reconnue par l'Agence Internationale de l'Energie est de 0,7 kWth/m2

Un cheval-vapeur (ch.) = 735,5 W

Température

Le degré Celsius (°C) est l' unité de mesure de température.
Le degré Celsius est égal à l'unité Kelvin (K) ; c'est le nom spécial du kelvin pour exprimer la température dans l'échelle Celsius.

Le degré Fahrenheit (°F) est l'unité de mesure de température utilisée encore aux États-Unis, égal à la 180ème partie de l'écart entre la température de fusion de la glace et la température d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique.
- Conversion Fahrenheit to Celsius : °C = (°F - 32) / 1.8
Exemple 80°F = (80 - 32) / 1.8 = 26.7°C
- Conversion Celsius to Fahrenheit : °F = (°C x 1.8) + 32

Une sonde de température dans une installation solaire utilise des thermocouples pour mesurer la température.
Un thermocouple est un circuit formé par deux métaux différents entre les soudures desquels on a établi une différence de température qui se traduit par l'apparition d'une force électromotrice.

La thermographie est une technique d'enregistrement graphique des températures de divers points d'un corps par détection du rayonnement infrarouge qu'il émet. Cette technique est utilisée dans le bâtiment notamment pour visualiser les ponts thermiques dans les parois isolées.

Lumière

Une candela (cd) est l'unité d'intensité lumineuse du Système international.
Le lumen (lm) est l'unité de flux lumineux correspondant au flux émis par une source d'une intensité de 1 candela, contenu dans un angle solide de 1 stéradian.
Le lux (lx) est l'unité d'éclairement. 1 lux est l'éclairement d'une surface placée à 1 m d'une source de lumière dont l'intensité est de 1 candela (1 lux = 1 lumen/m2).

Un luxmètre est un appareil mesurant la quantité de lumière reçue par un sujet ou réfléchie par une surface éclairée.
Le Lumen/Watt (lpw) est une mesure de l'éfficacité énergétique d'une lampe électrique. Il indique la quantité de lumière émit par unité de puissance électrique.

Divers

Mètres par seconde (m/s) est l'unité qui exprime la vitesse du vent (10 m/s = 36 km/h)
Une éolienne "démarre" avec un vent d'environ 4 m/s et double sa production dès 7 m/s ; à partir de 25 m/s environ, elle se met "en drapeau" et ne produit plus.

La vitesse de la lumière est de 299.792 kilomètres par seconde.
Une année lumière est un mesure de distance utilisée en astronomie. Il est équivalent de la distance parcourue par la lumière pendant une année, soit 9.460.800.000.000 kilomètres.
Le Soleil est à une distance d'environ 149,6 millions de    kilomètres, soit environ 8 minutes lumières.

Un stéradian est l'unité d'angle solide équivalente à l'ouverture d'un cône ayant son sommet au centre d'une sphère de rayon r et délimitant à sa surface une aire égale à r2.

Un stère est une unité de mesure valant un mètre cube, utilisée pour les piles de bois de chauffage. Compte tenu des vides, cela représente environ 0,6 m3 ou 500 kg de bois, avec un contenu énergétique de 1.500 kWh.

Un photon est un quantum de rayonnement électromagnétique.

Le Becquerel (Bq) est l'unité de mesure de l'activité nucléaire (1Bq = 1 désintégration de noyau atomique par seconde). 

ppm (ou ppmv) est l'abréviation de partie par million (en volume) d'un gaz dans l'air (de CO2 par exemple).