Étude numérique d’un récepteur solaire pour des systèmes avec effet de concentration.

Abstract

L’amélioration des performances énergétiques d’une centrale solaire à concentration passe par l’optimisation des performances optique du champ héliostatique, optimisation des performances optique et thermique des récepteurs solaire et l’optimisation du cycle de conversion d’énergie avec une éventuelle unité de stockage. L’objectif de la présente thèse est d’étudier et d’évaluer les technologies des centrales solaires thermiques à concentration et spécialement les centrales à tour. Pour cette raison, et afin d’approfondir et maitriser le control des aspects optique et thermique existants au sein de ces centrales en particulier les performances optiques et thermique des récepteurs solaires, cette thèse est réalisée dans le cadre du développement d’un outil contribuant à l’évaluation des performances de la mini tour solaire réalisée à l'unité de recherche appliquée en énergies renouvelables (URAER) de Ghardaïa, Algérie. Pour cela, une partie bibliographique a été faite de tel sorte de permettre la connaissance du développement des technologies des centrales solaires thermiques à concentration et spécialement les centrales à tour ainsi que les critères favorables pour l’implantation de ce type de centrales dans l’Algérie. La gestion optimisée du champ de centrale ‎solaire à tour, la détermination et l’optimisation de la distribution uniforme du flux ainsi que le rendement optique et thermique des récepteurs de celle-ci ont été abordé avec détails. Ensuite, l’étude de deux approches d'optimisation pour deux types de champ héliostatique à savoir la disposition en radiale décalée et la disposition en spirale a permis de valider une nouvelle méthode d’optimisation à savoir l’algorithme modifier IABC (Iterative Artificial Bee Colony) et d’évalué ce type de centrale dans notre pays (Algérie). L’étude des performances optiques de six récepteurs solaires de géométrie différente nous a permis de montrer que la plus grande quantité d'énergie est perdue par la forme conique inversé pour une d'absorptivité de 75%, tandis que la plus faible perte d'énergie est exprimée par la forme trapézoïdale. En fin, l’effet des paramètres tel que la taille du récepteur, les conditions aux limites, le diamètre du tube, l’inclinaison du récepteur, la température d’entrée et le rapport d’ouverture sur les pertes thermiques convectives et la température de sortie d’un ‎récepteur solaire cylindrique ont montrées que le récepteur avec le diamètre 12 mm exprime des pertes thermiques plus faibles que les autres diamètres (16 et 25 mm) sauf pour l’angle 90°, et que les pertes convectives diminuent d'environ 90.71% lorsque l'inclinaison du récepteur augmente de 0° à 90°.