Etude, modélisation dynamique et développement d'un capteur solaire thermique à concentration de nouvelle génération

• Auteur / Autrice : Qinglong Lin
• Direction : Lounès Tadrist, André Manificat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance le 28/11/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Flamant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lounès Tadrist, André Manificat, Lingai Luo, Xavier Py, Christophe Marvillet, Patrice Tochon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lingai Luo, Xavier Py

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Énergie solaire

Conversion photovoltaïque

Mots clés libres

Concentrateur Solaire

Lentille de FRESNEL

Linéaire

Miroir

QingSunTM

Système de Suivi

Modèle optique

Modèle énergétique

Solar concentrator

FRESNEL lens

Linear

Mirror

QingSunTM

Tracking system

Optical model

Energy model

Résumé

Ce travail a pour objet de développer une nouvelle technologie de l’énergie solaire à concentration. Il porte sur la présentation du concept, la réalisation prototypique et l’étude optique et énergétique d’un nouveau concentrateur solaire QingSun™. Ce concentrateur a une forme de parallélépipède rectangulaire et comporte des lentilles de Fresnel linéaires, des parois tapissées de miroir et d’un récepteur solaire mobile entraîné par un système de suivi à l’intérieur du caisson de concentration. Un modèle optique et un modèle énergétique ont été élaborés et validés avec une série d’expériences. Ils ont permis d’étudier le fonctionnement et les performances énergétiques du concentrateur. Une étude de l’influence paramétrique de l’inclinaison et l’orientation a été effectuée et a montré que l’inclinaison a plus d’influence que l’orientation sur les performances. Enfin, les performances énergétiques optimales du concentrateur ont été estimées.

This work is for the purpose to develop a new solar concentrating technology. It covers the presentation of the concept, the prototype realization and the optical and energy study of a new solar concentrator QingSun™. This concentrator has a shape of rectangular parallelepiped and includes linear Fresnel lenses, mirror-lined walls and a mobile solar receptor controlled by a tracking system inside the casing. An optical model and an energy model were developed and validated with a series of experiments. The both models permitted us to examine the function and the energy performance of the concentrator. A parametric study of the influence of the tilt and the orientation was performed and showed that the tilt had more influence than the orientation. Finally, the optimal energy performance of this concentrator was estimated.