Classes du solaire thermique

Les classes du solaire thermique

Présenté par: Ammar NidhalZaghouani Ahmed GCP3 Energétique

Mini-Projet d’énergie renouvelable :

II-Les différentes classes du solaire thermique

III- A propos de l’énergie solaire thermique à usage direct

IV-A propos de l’énergie solaire thermodynamique

I-Introduction sur l’énergie solaire

SOMMAIRE DE LA PRESENTAT ION :

Introduction sur l’énergie solaire

Classes du solaire thermique

Thermique à usage directSolaire thermodynamique Conclusion

I / I n t r o d u c t i o n s u r l ’ é n e r g i e s o l a i r e

Deux voies d’utilisation de l’énergie solaire:

Solaire thermique Solaire PhotovoltaïqueDéfinition :On appelle solaire thermique l’exploitation de la chaleur du rayonnement solaire pour chauffer un fluide caloporteur dans le but de l’utiliser dans de diverses applications par la suite.




I I - L e s c l a s s e s d u s o l a i r e t h e r m i q u e :So

laire

ther

miq

ue

Si T<Tmax=60°C On parle du solaire thermique à usage direct (c.à.d. solaire thermique simple)

Si T est On parle du solaire thermique à usage indirecte (c.à.d. solaires thermodynamiques)

I I I - A p r o p o s d e l ’ é n e r g i e s o l a i r e t h e r m i q u e à u s a g e d i r e c tIntroduction sur l’énergie solaire Classes du solaire thermiqueThermique à usage directSolaire thermodynamique

Conclusion

Définition :On appelle énergie solaire à usage direct l’énergie utilisée pour assurer le simple réchauffement de l’eau à une température moyenne afin de l’utiliser dans diverses applications (tels que le chauffage des habitations et le chauffage des eaux).

Type de capteur

Image Description application

Capteur plan vitré

Ce capteur contient un absorbeur (serpentin en cuivre) où passe l’eau, ce serpentin est couvert par une matière absorbante (caoutchouc ou nappe métallique noir) :l’ensemble est mis dans un coffrage dont :• La face arrière est une couche isolante

(bois ou polystyrène) qui évite les pertes thermiques et permet à toute la quantité de chaleur de passer au serpentin

• La face avant est un vitrage qui a deux rôles

1) Créer un effet de serre qui va augmenter le rendement du capteur.

2) Eviter le refroidissement du serpentin au contact du vent.

Ce capteur est adapté à tous les usages : c’est le type le plus répandu.

NB : Chacun de ces types de capteur est équipé par une citerne cylindrique qui a pour rôle le stockage de l’eau chaude.

Capteur vitré à

tubes sous vide

Le capteur sous vide est composé d’une série de tubes transparents en verre tels que dans chaque tube il ya un absorbeur pour capter le rayonnement solaire et un échangeur pour permettre le transfert d’énergie thermique, Ces tubes sont mis sous vide pour éviter les déperditions thermiques convectives de l’absorbeur. Ainsi on peut réaliser des capteurs solaires performants sous une isolation thermique.

Ils répondent à la recherche du haut rendement mais ils sont déconseillés pour un usage individuel.

Capteur solaire

moquette

Ce capteur moquette est simplement composé d’un réseau de tube de couleur foncé (noir) accolée les uns aux autres : il fonctionne selon le même principe que le capteur sous vide mais il ne profite pas de l’effet de serre produit grâce à la vitre.

Ce type convient plutôt pour le chauffage des eaux de piscine.

Dispositifs utilisées

2

Notre liquide caloporteur froid pénètre dans l’absorbeur du capteur pour bénéficier de la quantité de chaleur absorbé par ce dernier

Après son échauffement le fluide caloporteur passe à la citerne de stockage bien calorifugée ou il va conserver la quantité d’énergie dont il dispose.

1

Procédé du fonctionnement d’une installation de solaire thermique simple :

NB: A ce stade l’installation est équipée par un système de régulation de température qui s’opposera au chauffage excessif de l’eau pouvant causer des problèmes de résistance du matériau construisant l’installation,

Du ballon de stockage le fluide caloporteur sera évacuée selon nos besoins pour être utilisé dans l’application que nous visons.

3

Introduction sur l’énergie solaire Classes du solaire thermiqueThermique à usage directSolaire thermodynamique

Conclusion

NB: Ce mécanisme est complété aussi par un système d’appoint (soit électrique ou à gaz) pour remédier à la forte variation de l’ensoleillement pouvant avoir lieu. En effet dans les jours nuageux ou on ne peut pas atteindre les températures désirées par de l’énergie solaire → on n’a qu’à faire fonctionner la résistance électrique.

Le chauffage des eaux, eaux sanitaire/eau de piscine.

Les applications de l’énergie solaire à usage directe:

Conclusion : En fin de ce paragraphe nous allons conclure par la présentation du résultat d’une étude comparative des performances des différents types de capteurs solaire en fonction de la température.

Introduction sur l’énergie solaire Classes du solaire thermiqueThermique à usage directSolaire thermodynamique

ConclusionLe chauffage des habitations

On constate d'après la courbe tracée qu’à la même surface d’absorbeur, le rendement du capteur sous vide est généralement meilleur que celui d’un capteur plan surtout à des températures élevées (>60°C) mais attention, les surfaces utiles d’un capteur à tubes sous vide et d’un capteur plan sont difficilement comparables.

Capteur sans vitre (moquette)

Capteur plan

Capteur sous vide




I V- A p r o p o s d e l ’ é n e r g i e s o l a i r e t h e r m o d y n a m i q u e :

Miroir plan

Définition :On appelle solaire thermodynamique la branche du solaire thermique où on exploite la chaleur du rayonnement solaire pour atteindre des températures de fluides caloporteur très élevés afin de l’utiliser pour vaporiser l’eau et faire tourner des turbines permettant ainsi la production de l’énergie électrique. Le dispositif utilisé : Les centrales solaires thermodynamiques à concentrationLes différents types de concentrateurs utilisés :

Miroirs cylindro-parabolique

et là on parle de centrales solaire à

tour

et là on parle de centrales solaire cylindro-parabolique




1 - l e p r i n c i p e d e f o n c t i o n n e m e n t d ’ u n e c e n t r a l e s o l a i r e c y l i n d r o -p a r a b o l i q u e :

Etape 1:La concentration de l’ensemble des rayons solaires qui arrivent sur le capteur vers un axe unique qui est l’axe de notre forme cylindrique où on a un tube installé faisant circuler une huile synthétique (comme fluide caloporteur).

Etape 2:Grâce à cette forme, les miroirs de la centrale font grimper la température de l’huile qui circule dans le foyer jusqu’à 400 °C.



Thermique à usage direct

Solaire thermodynamique

Conclusion

❶ Le réchauffage permanent de la vapeur pour la porter à un peu plus de 500 °C dans le but d’améliorer le rendement de la centrale.

❷ Eviter l’arrêt de l’usine lorsqu’il y a de l’ombre.

Ce type de centrale est généralement équipé par des bruleurs à gaz additionnels qui ont deux rôles :





Conclusion

2 - L e p r i n c i p e d e f o n c t i o n n e m e n t d ’ u n e c e n t r a l e s o l a i r e à t o u r :

Etape 1:Les miroirs focalisent la lumière du soleil vers le foyer qui se situe au sommet de la tour. Remarque: En ce sommet on trouve une saumure (ou autrement dit un mélange de nitrate de potassium et de nitrate de sodium)Etape 2:Sous l’effet des rayons réfléchi la température de la saumure augmente jusqu'à atteindre environ 565°C.Etape 3:Par la suite la saumure descend pour être stockée dans une cuve.Etape 4:Elle circule ensuite dans un échangeur et elle chauffe de l’eau qui se transforme en vapeur faisant tourner ainsi une turbine et produisant de l’énergie électrique.





Conclusion

1ère Remarque: Contrairement à la centrale thermique implantée généralement près de la mer l’emplacement des centrales solaires thermiques doit être loin de la mer (préférablement dans le désert).

2ème Remarque: : Si on veut que l’usine fonctionne pendant toute la journée avec un rendement maximale, il est impératif que les miroirs de chaque capteur soient orientables en fonction de la trajectoire du soleil.

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