Contribution à la modélisation et au dimensionnement d’un champ de concentrateurs cylindro-paraboliques d’une centrale solaire thermodynamique de puissance

Abstract

Le présent travail est une contribution à l’effort général de modélisation et de dimensionnement d’un champ solaire de concentrateurs cylindro-paraboliques (Parabolic Trough Collector /PTC) d’une centrale thermodynamique de puissance. Notre attention s’est portée, plus particulièrement, sur la modélisation du concentrateur solaire. Deux modèles, l‘un stationnaire et l’autre dynamique, sont développés, codifiés sous Matlab/simulink et validés. Les codes en question permettent l’estimation de toutes les températures caractéristiques du capteur et l’évaluation de ses différents rendements : optique, énergétique et exégétique. Les résultats obtenus par une étude paramétrique nous ont permis de comprendre l’effet de chaque paramètre sur le comportement du PTC et de hiérarchiser son importance relative. Partant du modèle stationnaire et d’un modèle hydraulique -inspiré de travaux antérieurs- de la tuyauterie, nous avons procédé au dimensionnement d’un champ solaire destiné à alimenter, en énergie thermique, une centrale thermodynamique de puissance. Les indicateurs de performance d’une centrale solaire hybride de capacité nominale de 80MWe ont été calculés et la contribution électrique du champ solaire a été déterminée et commentée. La modélisation dynamique a été réalisée à l'aide de la méthodologie Bond Graph, qui a l’avantage de révéler la structure graphique des phénomènes modélisés et de faire ressortir les relations de couplage multi- énergétiques. Enfin, l’aspect dynamique du comportement du concentrateur a été mis en évidence et illustré à travers une étude de cas