Etude des performances d'un champ de capteurs solaires clindroparaboliques en milieu aride

Abstract

Dans la présente étude, nous avons modélisé le comportement optique et thermique d’un champ solaire global regroupant 56 boucles solaires et 224 concentrateurs cylindroparaboliques (CCP). Ceci, en utilisant un outil numérique de modélisation ‘‘Matlab’’, et en se basant sur des équations théoriques, empiriques et semi-empiriques, des données physiques et optiques réelles du model ‘‘EuroTrough150’’ (type implanté à la centrale solaire objet de notre étude), les paramètres géographiques du site étudié (Hassi R’mel) et en utilisant les données radiométriques du site d’Almería (Espagne). Nous avons pu en premier lieu établir un programme numérique permettant la modélisation de l’éclairement solaire direct, modélisation des performances optiques et thermiques du champ solaire global. Ainsi et en suivant la course du soleil, la modélisation du champ solaire nous a permis sous un régime permanent d’évaluer et tracer les courbes de productions journalières, les courbes de performances optiques, thermiques et globales de la centrale solaire. Puis sous un régime transitoire d’évaluer les gradients de températures perdus ou gagnés respectivement à l’arrêt, ‘‘Shut-Down’’ de la centrale (le soir au coucher du soleil ou durant la nuit) et lors du démarrage, ‘‘Start-Up’’ de la centrale (au lever du soleil), à travers des intervalles de temps fixes de moins de 5 minutes. Une fois le modèle établi, une étude paramétrique a été réalisée dans le but d’évaluer en premier lieu l’influence de l’environnement à savoir : l’éclairement direct, la température ambiante, vitesses du vent et salissure des miroirs sur les performances de la centrale, et en second lieu l’influence de la température du fluide caloporteur sur la dilatation/rétraction du tube absorbeur métallique (tube récepteur de type PTR-70) et l’énergie incidente sur ce dernier. La première partie de l’étude paramétrique a été réalisée sous environnement ‘‘Matlab’’, quant à la seconde on a eu recourt à la méthode du tracer des rayons (ray-tracing) qui justement grâce a un logiciel ‘Tonatiuh’ on a pu modéliser un prototype de CCP de type ‘‘EuroTrough150’’, puis simuler numériquement le comportement d’une boucle solaire sous des conditions de fonctionnement standard (températures de fonctionnement entre 293°C et 398°C). Au final, une étude comparative entre les différents résultats obtenus a été alors établie et des conclusions ont été tirées