Contribution à l’évaluation des capteurs solaires a concentration : application a la conversion thermomécanique a hautes températures

Abstract

Cette étude traite de la conversion d’énergie solaire via des systèmes de concentration CSP et met en lumière l’importance déterminante de l'optimisation des mécanismes de poursuite solaire pour maximiser l'efficacité de collecte du rayonnement. Un modèle thermique est développé pour une boucle solaire équipée de collecteurs cylindro-paraboliques (CCP) de 600 mètres de longueur, prenant en compte les bilans énergétiques du fluide caloporteur, du tube absorbeur, et de l’enveloppe en verre en fonction de leurs propriétés optiques et thermo-physiques. Le modèle mathématique établi est résolu numériquement à l’aide des méthodes des différences finies et de Newton-Raphson pour assurer la convergence des solutions. Le modèle a été validé en confrontant les résultats aux données expérimentales et numériques disponibles. Une attention particulière est accordée au fonctionnement de la boucle solaire en régime transitoire, en se concentrant sur la période de lever du soleil. Un schéma de fonctionnement avec recirculation a été proposé. Au démarrage, la recirculation du fluide en boucle fermée (BF) permet d’atteindre la température de fonctionnement sans apport énergétique externe. Ce mode présente de meilleures performances opérationnelles à débit élevé, avec une économie pouvant atteindre 1200 kJ à 250 L/min par rapport à la boucle ouverte (BO). Un gain relatif de 2,68 % sur l’efficacité énergétique a été obtenu. Par ailleurs, un rendement thermique maximal de 66,53 % a été atteint à 14h27 en été, confirmant l’intérêt d’optimiser les stratégies de démarrage et de gestion des boucles solaires.