Étude des Performances Thermiques d'une Centrale Solaire Cylindro-Parabolique

Abstract

Le sujet de ce mémoire porte sur l’étude et la simulation des performances thermiques d’un champ solaire à concentrateurs cylindro-paraboliques intégré à la centrale hybride solaire-gaz de Hassi R’mel. L’objectif principal est d’analyser le comportement thermique du système et d’évaluer l’influence de l’irradiance solaire et du débit massique du fluide caloporteur sur la température de sortie et le rendement thermique du champ solaire. Dans un premier temps, une étude théorique du gisement solaire et des différents modes de conversion de l’énergie solaire a été présentée. Ensuite, les principaux paramètres optiques et thermiques du concentrateur cylindro-parabolique ont été étudiés, notamment le taux de concentration, l’angle d’ouverture, le coefficient des pertes thermiques, le facteur d’efficacité, la puissance utile et le rendement du collecteur. Une description de la centrale hybride solaire-gaz de Hassi R’mel a également été réalisée, en mettant l’accent sur le champ solaire, le fluide caloporteur HTF, le générateur de vapeur solaire et l’intégration du système solaire dans le cycle combiné. La simulation numérique a été effectuée à l’aide du logiciel TRNSYS, en utilisant des données climatiques représentatives de la région Hassi R’mel. Les résultats obtenus pour quatre journées représentatives des saisons, à savoir le 21 mars, le 21 juin, le 21 septembre et le 21 décembre, montrent que la température de sortie du fluide caloporteur dépend principalement de l’irradiance solaire incidente et du débit massique. Les meilleures performances sont observées durant la période comprise entre 10 h et 13 h, lorsque l’irradiance solaire atteint ses valeurs maximales. La température de sortie peut atteindre environ 393 °C dans le cas du 21 mars, avec un écart de température d’environ 100 °C entre l’entrée et la sortie du champ solaire. Les résultats confirment que les concentrateurs cylindro-paraboliques représentent une solution efficace pour la production d’énergie thermique dans les régions sahariennes à fort potentiel solaire. L’amélioration des performances du champ solaire nécessite un bon choix du débit massique, une réduction des pertes thermiques, un nettoyage régulier des miroirs et une bonne précision du système de poursuite solaire