Etude par simulation d’un système de production d’énergie électrique à concentrateurs de rayons solaires

Abstract

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse consistent en l’étude, la modélisation et simulation du système à concentrateurs cylindro-paraboliques des rayons solaires, de ses parties constituantes, tout en se focalisant sur l’amélioration du rendement du système. Pour cela nous proposons une nouvelle conception du tube absorbeur dans le but de capter une partie des rayons solaires perdus (réfléchis) en raison des effets liés à l’angle de déviation pour réduire les pertes optiques. Le tube absorbeur proposé est de forme circulaire-trapézoïdale, sa forme optimale est déterminée en fonction de la limite maximale de l'angle de déviation qui permet de capter le maximum de rayons solaires. Le modèle correspondant est établi en le considérant comme un problème bidimensionnel et le coefficient d'angle de déviation dérivé est comparé à celui obtenu pour un tube traditionnel de forme circulaire. De plus, le modèle de bilan énergétique est adapté pour simuler le rendement thermique des tubes considérés en fonction de l'angle de déviation sous quelques hypothèses considérées. Pour déterminer les distributions de chutes de pression, de température et de champ de vitesse, en considérant une valeur d'angle de déviation de 0,2 degré nous avons utilisé le logiciel COMSOL MULTIPHYSICS. Les résultats obtenus sont très satisfaisants et nous avons montré qu'à partir d'une valeur d'angle de déviation de 0,1 degré, le gain en efficacité devient plus significatif ; il peut atteindre 5% et même plus pour un écart d'angle de 0,5 degré.