| Titre : | Étude numérique d’un récepteur solaire pour des systèmes avec effet de concentration. |
| Auteurs : | Toufik ARRIF, Auteur ; Adel Benchabane, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2019 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | centrales solaires à tour,optimisation,distribution uniforme du flux,performances optiques et thermiques,récepteur solaire |
| Résumé : | 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°. |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENT I TABLES DES MATIERES III LISTE DES FIGURES VII LISTE DES TABLEAUX XIV RESUME XV ABSTRACT XVI ملخص XVII INTRODUCTION GENERALE 01 CHAPITRE 1 : DEVELOPPEMENT DE TECHNOLOGIES DE CONCENTRATION D'ENERGIE SOLAIRE 06 1.1 Introduction 06 1.2 Les premières installations de concentration solaire 07 1.3 Potentiel et disponibilité des énergies renouvelables en Algérie 11 1.3.1 L’énergie solaire en Algérie 11 1.3.2 Energie solaire thermique 12 1.4 Concept de base des technologies CSP 14 1.5 La centrale solaire à tour (SCR : Solar Central Receiver) 16 1.5.1 Le Champs héliostatiques et ces configurations de base 18 1.5.2 La tour 20 1.5.3 Le récepteur 21 1.5.4 Système de conversion de puissance 22 1.6 Historique des centrales solaires à tour 23 1.6.1 Premières évolutions 23 1.6.2 Période de transition 26 1.6.3 Recherche, développement et démonstration 26 1.6.4 Commercialisations 27 1.8 Conclusion 31 Nomenclature 34 Références 35 Chapitre 2 : GESTION OPTIMISEE DU CHAMP DE CENTRALE SOLAIRE A CONCENTRATION 37 2.1 Introduction 37 2.2 Synthèse bibliographique sur le contrôle de la répartition du flux solaire concentré sur le récepteur 38 2.3 Conclusion 60 Nomenclature 62 Références 63 CHAPITRE 3 : DEVELOPPEMENT D’UN OUTIL DE CONTROLE OPTIMISE POUR UNE TOUR SOLAIRE A CONCENTRATION 65 3.1 Introduction 65 3.2 Disposition du champ héliostatique 68 3.2.1 Disposition radiale décalée (radial staggered) 68 3.2.2 Disposition spirale 68 3.3 Description du modèle mathématique 69 3.3.1 Position du soleil 69 3.3.2 Insolation solaire 71 3.3.3 Vecteur Héliostat-cible 73 3.3.4 Vecteur Normal de l’héliostat 74 3.3.5 Coordonnées et changement de repère 75 3.3.6 L’efficacité optique du champ héliostatique 77 3.3.6.1 L’efficacité cosinus 77 3.3.6.2 L’efficacité d'atténuation atmosphérique 78 3.3.6.3 L’efficacité d’interception 78 3.3.6.4 L’efficacité Ombrage et blocage 79 3.4 Validation 83 3.5 Optimisation 85 3.5.1 Champ héliostatique radialement décalé 85 3.5.1.1 Génération de la population initiale 89 3.5.1.2 Évaluation et sélection 89 3.5.1.3 l’opération mutation et croisement 89 3.5.1.4 Procédure de sélection 89 3.5.1.5 Critère d’arrêt 90 3.5.2 Champ héliostatique en spirale 91 3.5.3 Fonctions objectives 92 3.6 Résultats et discussion 93 3.6.1 Champ héliostatique radial décalé 93 3.6.2 Champ héliostatique en spirale 99 3.6.3 Gestion de la densité de flux 99 3.7 Conclusion 103 Nomenclature 105 Références 108 CHAPITRE 4 : ÉTUDE OPTIQUE DES RECEPTEURS SOLAIRE DE TOURS A CONCENTRATION 111 4.1 Introduction 111 4.2 Méthodes et procédures 113 4.2.1 Cas d’étude et collecte de données 113 4.2.2 Procédures numériques 116 4.2.2.1 Position du soleil 116 4.2.2.2 Vecteur cible 117 4.2.2.3 Vecteur Normal de l’héliostat 118 4.2.2.4 Conception du champ héliostatique 119 a) Anneaux principaux 120 b) Diamètre caractéristique DM 120 c) L'espacement azimutal et radial 121 4.3 Aperçu général sur les propriétés optique 122 4.4 Conception des récepteurs à cavité 126 4.5 Résultats et discussion 127 4.5.1 Effet de l’absorptivité des récepteurs 127 4.5.2 Effet de la réflectivité des héliostats 132 4.5.3 Effet de la forme des récepteurs à cavité 132 4.5.4 Facteur d'uniformité des six cavités (Uniformity factor) 135 4.6 Conclusion 136 Nomenclature 139 Références 141 CHAPITRE 5 : ÉTUDE NUMERIQUE DES PERTES THERMIQUES PAR CONVECTION NATURELLE D’UN RECEPTEUR SOLAIRE A CAVITE CYLINDRIQUE. 144 5.1 Introduction 144 5.2 Modele physique et hypothese 146 5.2.1 Modele physique 146 5.2.2 Hypothèses 147 5.3 Model numérique et validation 148 5.3.1 Model numérique 148 5.3.2 Validation du modèle numérique 152 5.4 Conditions aux limites 153 5.5 Résultats et discussion 154 5.5.1 Effet de la taille du récepteur 154 5.5.2 Effet des conditions aux limites 155 5.5.3 Effet du diamètre du tube hélicoïdal 156 5.5.4 Effet de la température d’entrée 157 5.4.5 Effet du rapport d’ouverture 159 5.6. Conclusion 163 Nomenclature 164 Références 166 CONCLUSION GENERALE 168 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0953 | Livre | BIB.DEP.ARCHITECTURE | Empruntable |
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