Modélisation et validation expérimentale de solutions solaires thermiques : application à l'Europe du Nord-Ouest - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Modelling and experimental validation of solar thermal solutions : Application to North West Europe

Modélisation et validation expérimentale de solutions solaires thermiques : application à l'Europe du Nord-Ouest

Julien Gambade
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1377303
  • IdRef : 277241294

Résumé

In the current energy context, it is necessary to find solutions to reduce fossil energy consumption and greenhouse gas emissions. Solar thermal technologies are viable alternatives to the predominant use of non-renewable energy. In order to ensure their deployment, research is needed to improve their performance and to evaluate and valorise their energy potential, which is considered unfavourable in North West Europe. The work carried out during this thesis combines experimental and numerical studies to investigate the performance of a specific solar installation in the food-processing industry. It consists of evacuated tube solar water heaters associated with a tank using the thermosiphon effect. A series/parallel arrangement is set up in order to enhance the capacity of the solar collectors to store hot water. In this thesis, two installations are studied. The first one is a pre-audit site where the significant instrumentation allowed to establish seasonal energy balances and to set up the numerical model of the solar collector developed on Trnsys with the help of the scientific literature. The second installation is the French pilot site where the modelling should evaluate the daily energy supplied by the complete solar thermal collector arrangement. Calibration work using in-situ experimental data has improved the simulation results. The developed numerical model allows an appropriate dimensioning of the solar installations thanks to its adaptability. It is able to evaluate the effects of a change in configuration, location or monitoring of the installation on energy production.
Dans le contexte énergétique actuel, il est nécessaire de trouver des solutions pour réduire la consommation d’énergie fossile et les émissions de gaz à effet de serre. Les technologies solaires thermiques sont des alternatives viables à l’utilisation majoritaire d’énergies non renouvelables. Afin d’assurer leur déploiement, des recherches sont à mener pour améliorer leur performance, évaluer et valoriser leur potentiel énergétique souvent déprécié en Europe du Nord-Ouest. Les travaux réalisés durant cette thèse allient des études expérimentales et numériques afin d’étudier les performances de deux installations solaires spécifiques dans le secteur de l’agriculture. Elle est constituée de chauffe-eaux solaires à tubes sous vide associés à un réservoir et fonctionnent par effet thermosiphon. Un arrangement série/parallèle est mis en place afin de valoriser la capacité des capteurs solaires à stocker l’eau chaude. La première installation étudiée est un site de pré-audit avec une instrumentation conséquente qui a permis d’établir des bilans énergétiques saisonniers et d’initier le développement du modèle numérique dynamique du capteur solaire sur Trnsys. La seconde installation est le site pilote français dont la modélisation a pour objectif de déterminer l’énergie journalière fournie par l’intégralité de l’installation solaire. Un travail de calibration utilisant les relevés expérimentaux in-situ a permis d’améliorer les résultats des simulations. Le modèle numérique développé permet un dimensionnement approprié des installations solaires grâce à son adaptabilité. Cet outil est apte à évaluer les effets d’un changement de configuration, de localisation ou de pilotage de l’installation sur la production énergétique.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04554962 , version 1 (22-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04554962 , version 1

Citer

Julien Gambade. Modélisation et validation expérimentale de solutions solaires thermiques : application à l'Europe du Nord-Ouest. Thermique [physics.class-ph]. Université de Bretagne Sud, 2023. Français. ⟨NNT : 2023LORIS665⟩. ⟨tel-04554962⟩
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