Projet de chauffe-eau solaire de l'Université de technologie de Xi'an

Motivées par les objectifs de la Chine en matière de « double carbone » (pic carbone d'ici 2030, neutralité carbone d'ici 2060) et par le développement de campus verts, les universités, clés en matière de consommation énergétique et d'éducation environnementale, explorent les applications des énergies renouvelables. L'Université de technologie de Xi'an, exploitant les abondantes ressources solaires du Shaanxi et répondant aux besoins en eau chaude (enseignants et étudiants), a lancé un projet de chauffe-eau solaire de 10 tonnes par jour. Cette initiative fournit une énergie stable et propre pour la vie du campus, incarne des concepts bas carbone et offre un modèle reproductible pour la transformation énergétique des universités.

I. Contexte du projet : demande et responsabilité

En tant qu'université complète avec des dizaines de milliers de(enseignants et étudiants)L'Université de technologie de Xi'an connaissait une demande quotidienne massive en eau chaude. Auparavant, elle utilisait des chaudières à gaz et des radiateurs électriques traditionnels, coûteux en énergie, en coûts, en émissions de carbone et en maintenance. Face à l'augmentation des exigences en matière de qualité de vie et au durcissement des normes nationales en matière d'environnement universitaire, l'ancien système ne répondait plus aux objectifs d'économie d'énergie, de respect de l'environnement et d'efficacité énergétique.

Xi'an, dans le Shaanxi, dispose d'importantes ressources solaires : 2 000 à 2 600 heures d'ensoleillement par an et un rayonnement solaire annuel de 4 500 à 5 000 MJ/㎡. Grâce à ce projet, l'université a pu transformer sa structure énergétique, résoudre les problèmes d'accès à l'eau chaude et de coût, tout en s'acquittant de ses responsabilités environnementales et en favorisant le développement d'un campus vert.

II. Solution technique : conception de 10 tonnes par jour

Pour équilibrer la demande et l'efficacité, l'université s'est associée à des entreprises solaires pour créer un système personnalisé de 10 tonnes par jour, axé sur « la collecte de chaleur, le stockage et le chauffage d'appoint ».

Collecte de chaleur : Des capteurs plans à haut rendement de 120 m² ont été installés sur les toits des résidences universitaires et des bâtiments d'enseignement. Grâce à des revêtements à haute absorption, ils conservent un rendement supérieur à 60 % même en hiver à Xi'an, assurant un chauffage de base par temps nuageux. Connectés en série, ils convertissent l'énergie solaire en chaleur, transférée vers des réservoirs de stockage via un système antigel.

Stockage de chaleur : Deux réservoirs isolés de 5 tonnes avec mousse de polyuréthane réduisent les pertes de chaleur (baisse de ≤ 3 °C en 24 h à une température ambiante de 5 °C). Leur grande capacité permet de stocker l'eau chaude diurne pour une consommation nocturne et matinale optimale et d'éviter les fluctuations de température.

Chauffage d'appoint : Des pompes à chaleur aérothermiques ont été installées pour les périodes hivernales de faible ensoleillement à Xi'an. Lorsque la chaleur solaire n'atteint pas 55 °C (température de consigne), les pompes s'activent pour assurer un approvisionnement tout au long de l'année, évitant ainsi des coûts de chauffage électrique élevés et une dépendance aux intempéries.

Contrôle intelligent : les capteurs surveillent la température, le niveau d'eau et l'utilisation, ajustant automatiquement les pompes et les radiateurs.(enseignants et étudiants)vérifier l'approvisionnement via l'application du campus ; les gestionnaires résolvent les problèmes à distance, améliorant ainsi l'efficacité de la maintenance.

III. Résultats opérationnels : triple bénéfice

Le système fonctionne de manière stable depuis près de deux ans, générant des gains économiques, environnementaux et sociaux.

Avantages économiques : il met fin à l'approvisionnement traditionnel coûteux, générant environ 48 000 kWh d'électricité par an, ce qui permet d'économiser environ 18 000 m³ de gaz naturel et plus de 60 000 yuans en coûts énergétiques annuels. Avec une durée de vie de 15 ans, il permet d'économiser près de 900 000 yuans au total, avec un retour sur investissement sur 5 ans. La conception modulaire réduit les coûts de maintenance annuels d'environ 12 000 yuans par rapport aux chaudières.

Avantages environnementaux : Il réduit les émissions annuelles de CO₂ d'environ 48 tonnes (équivalent à 16 tonnes de charbon standard), de SO₂ d'environ 1,4 tonne et de NOₓ d'environ 0,7 tonne, soit l'équivalent de la plantation de 2 600 arbres. Il élimine le bruit et les gaz d'échappement des chaudières, créant ainsi un campus plus propre.

Avantages sociaux : L'eau chaude est désormais « à la demande » (55-60℃, pression stable) avec >95%(enseignants et étudiants)satisfaction. Un « Coin de vulgarisation solaire » informe via des affichages et des codes QR ; les clubs étudiants organisent des éco-activités, diffusent des idées à faible émission de carbone et combinent « transformation énergétique » et « éducation ».

IV. Perspectives d'avenir : de la pratique à la promotion

Le succès du projet offre une expérience précieuse. L'université prévoit d'étendre le système aux cantines et aux gymnases, augmentant ainsi l'approvisionnement à 25 tonnes par jour et réduisant la consommation d'énergie fossile ; et d'explorer le stockage d'énergie solaire avec des projets photovoltaïques sur le campus afin de construire un système écologique « solaire thermique + photovoltaïque » pour un approvisionnement propre et diversifié.

Il vise également à coopérer avec les universités et entreprises locales pour partager leurs expériences et promouvoir l'utilisation de l'énergie solaire dans l'éducation. Pionnier en matière d'énergie sur le campus du Shaanxi, le projet démontre que les énergies renouvelables, lorsqu'elles sont adaptées aux ressources et aux besoins régionaux, améliorent la vie sur le campus et favorisent le développement vert, contribuant ainsi à des campus et des villes « zéro carbone ».