Estimation du Potentiel de la Technologie Solaire Thermodynamique à Concentration en Climat Non Désertique - Application à La Réunion - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Investigation of Concentrated Solar Thermal Electricity in Non-Desert Climate : Reunion Island as case study

Estimation du Potentiel de la Technologie Solaire Thermodynamique à Concentration en Climat Non Désertique - Application à La Réunion

Résumé

This thesis focuses on direct solar resource in Reunion Island and numerical modeling of a solar power plant which is made up of: 1 / a field of linear Fresnel collectors using synthetic oil as heat transfer fluid; 2 / two sensible heat storage tanks; 3 / an organic Rankine cycle engine. The main goal is to evaluate the performance of such power plant in the island areas which were identified as suitable.To meet this goal, several studies have been conducted: (i) a direct normal solar radiation map of Reunion Island was built from satellite images of MeteoSat 7. This map was used to assess the availability of this resource; (ii) a new global-to-diffuse irradiance decomposition model was built from ground-based measurements performed at Saint-Pierre. This model is based on the highest probabilities of diffuse fraction occurrence; (iii) the geometry of the solar collector and direct normal solar irradiance were modeled from an existing ray-tracing code. This code has been used, firstly, to dimension the collector using an optimization method. And secondly, to develop a fast method to simulate absorbed flux distribution on the linear receiver components; (iv) unsteady-state heat transfers within the solar collector was modeled with a nodal approach; (v) annual electricity production of the power plant running in the south of the island was simulated with a control strategy relevant for the demand of the local electricity grid.The models that have been developed during this thesis are both tools for design support and the study of control strategies of solar power plants using linear Fresnel collectors.
Cette thèse porte sur l’étude de la ressource solaire directe reçue à La Réunion et sur la modélisation numérique d’une centrale solaire thermodynamique constituée : 1/d’un champ de capteurs linéaires de Fresnel dans lequel circule une huile de synthèse ; 2/de deux stocks de chaleur sensible ; 3/ d’un cycle organique de Rankine. L’objectif est d’évaluer les performances d’une telle centrale fonctionnant dans une région de l’île identifiée comme favorable.Pour répondre à cet objectif, plusieurs travaux ont été menés : (i) une carte de l’ensoleillement direct normal reçu en moyenne au cours d’une année a été réalisée à partir des images du satellite MeteoSat 7 pour le territoire de la Réunion. Cette carte a permis d’évaluer la disponibilité de cette ressource ; (ii) un nouveau modèle de décomposition du rayonnement global en rayonnement diffus a été développé à partir de mesures effectuées à Saint-Pierre. Ce modèle se base sur la représentation des plus fortes probabilités d’occurrence de la fraction de diffus ; (iii) la géométrie du capteur et le rayonnement direct qu’il concentre ont été modélisés à partir d’un code de lancer de rayons existant. Ce code a été utilisé, d’une part, pour dimensionner le capteur à l’aide d’une méthode d’optimisation. Et d’autre part, pour mettre en place une méthode de simulation « rapide » des distributions de flux absorbé par les éléments du récepteur linéaire à l’aide d’abaques ; (iv) le comportement thermique du capteur solaire a été modélisé en dynamique avec une approche nodale ; (v) le productible annuel d’une centrale fonctionnant dans le sud de l’île a été simulé selon des procédures de régulation et de contrôle commande mise en place pour une stratégie de production adaptée aux besoins de l’île.Les modèles qui ont été développés durant cette thèse sont des outils d’aide au dimensionnement et permettent l’étude des stratégies de contrôle commande d'une centrale solaire thermodynamique à capteur linéaire de Fresnel.
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Manuscrit_Doctorat_Emeric_Tapachès_Avril2015.pdf (11.97 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-01279116 , version 1 (08-07-2015)
tel-01279116 , version 2 (25-02-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01279116 , version 1

Citer

Emeric Tapaches. Estimation du Potentiel de la Technologie Solaire Thermodynamique à Concentration en Climat Non Désertique - Application à La Réunion. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de La Réunion, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01279116v1⟩
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