Thèse soutenue

Contribution au développement d’un absorbeur surfacique à air pressurisé haute température pour centrale solaire à concentration à tour
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Auteur / Autrice : Mathieu Vrinat
Direction : Gilles Flamant
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l’ingénieur. Energétique et environnement
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Perpignan
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)

Mots clés

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Résumé

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L’objectif de ce travail de thèse, effectué en partenariat entre le laboratoire LITEN-LETH du CEA de Grenoble et le laboratoire PROMES du CNRS à Odeillo, a été de contribuer au développement d’une technologie d’absorbeur solaire surfacique métallique à air pressurisé haute température. Cet absorbeur doit permettre de chauffer de l’air à plus de 750°C, pour les futures centrales solaires thermiques à concentration à tour de type HSGT (Hybrid Solar Gas Turbine). L’absorbeur envisagé se fonde sur les avancées technologiques dans le domaine des échangeurs de chaleur compacts à haute température. Deux technologies ont été sélectionnées suite à une étude bibliographique : la technologie Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) et une technologie innovante développée en interne au LITEN du CEA de Grenoble. Des simulations thermo hydrauliques et une campagne expérimentale menée sur des maquettes de 10 kWth, ont permis de comprendre le comportement de chacune des technologies soumises à une forte concentration de flux solaire (jusqu’à 400 kW/m²), d’en déterminer les performances (corrélations thermo hydrauliques) et les limites. La maquette PCHE a produit de l’air à des températures atteignant 800°C avec des coefficients expérimentaux d’échange thermique projeté jusqu’à 2300 W/m². K. La maquette LITEN a permis, malgré une température de paroi supérieure limitée à 600°C, de chauffer de l’air jusqu’à 488°C avec de bonnes performances d’échange projeté, jusqu’à 1300 W/m². K. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont abouti à la recommandation d’une technologie et au dimensionnement d’un module d’absorbeur solaire destiné à intégrer le futur récepteur solaire à air pressurisé Mini Pégase dans le cadre du programme de recherche Pégase sur la centrale Thémis à Targassonne.