Optimisation exergoéconomique d’une centrale solaire thermodynamique

The exergoeconomic optimization of a solar thermal power plant

Optimizarea exergoeconimică a unei centrale solare termice

• Auteur / Autrice : Andreea Marin
• Direction : Lavinia Grosu, Alexandru Dobrovicescu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energie
• Date : Soutenance le 23/05/2014
• Etablissement(s) : Paris 10 en cotutelle avec Universitatea politehnica (Bucarest)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Connaissance, langage, modélisation (Nanterre)
• Jury : Président / Présidente : Gheorghe Popescu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lavinia Grosu, Alexandru Dobrovicescu, Gheorghe Popescu, Liviu Drughean, Michel Feidt, Catalin Viorel Popa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Liviu Drughean, Michel Feidt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation mathématique

Processus irréversibles

Énergies renouvelables

Énergie solaire

Exergie

Stirling, Moteurs

Mots clés libres

Exergie

Cycle Stirling

ORC (Cycle Organique Rankine)

Énergie solaire

Irréversibilité

Optimisation

Exergy

Stirling cycle

ORC (Organic Rankine Cycle)

Solar energy

Irreversibility

Optimization

Résumé

Dans le contexte économique et énergétique actuel, la mise en œuvre de technologies à l'aide de l'énergie renouvelable comme source de chauffage offre un double avantage: la réduction de la pollution et des coûts de carburant. Il y a un besoin de promouvoir les sources renouvelables d'énergie comme les sources significatives de production d'énergie pour les systèmes décentralisés. Une première étude bibliographique a été fait sur les technologies existantes pour la production d'énergie électrique à partir du solaire. Cette étude consiste dans la recherche d’une nouvelle solution de conversion de l’énergie solaire pour la production d’électricité de faible puissance. L'un des objectifs de cette thèse a été la construction d'un moteur Stirling de type gamma fonctionnant à basse différence de température, adapté à un circuit solaire (capteur plan). Le moteur Stirling a été testé en vue de comparer les résultats expérimentales avec les résultats d’un model Schmidt, fait dans le logiciel, Matlab. Un autre cycle thermodynamique étais étudie dans cette travail, le Cycle Organique Rankine (ORC). Un modèle mathématique a été développé et vérifie dans les logiciels, Thermoptim et EES (Engineering Equation Solver) avec les résultats expérimentaux pour étudier les performances d'installation avec des différentes températures de fonctionnement. La méthode exergétique et la méthode du Pincement sont utilisée pour évaluer les performances du système comme irréversibilité, destruction d’exergie et phénomènes qui se produisent dans toutes les composantes du système ORC pour améliorer son fonctionnement.

In the current economic and energy context, implementation of technologies using renewable energy as heat source has two advantages: reducing pollution and fuel costs. There is a need to promote renewable energy sources such as significant sources of power generation for decentralized systems. In the first part, it was made a literature review on existing technologies for the production of electricity with solar energy. One of the objectives of this thesis was to build a Stirling engine gamma type suitable to use solar energy (flat plate collator). The Stirling engine was tested to compare the experimental results with the results of Schmidt model, realized in the software, Matlab. Another thermodynamic cycle was studied in this work, the Organic Rankine Cycle (ORC). A mathematical model was developed and verified in software, Thermoptim and EES (Engineering Equation Solver) with experimental results to study the installation performance function of different operating temperatures. The entire system and each subsystem are analyzed according to the first and the second law of thermodynamics. The exergy method and Pinch analysis are used to evaluate the performance of the system like irreversibility and exergy destruction, phenomenon that occurs in all components of the ORC system. This analysis is to improve the operation.