Analyse du potentiel de nouvelles structures d'absorbeur volumétrique pour les récepteurs des centrales solaires à tour
Auteur / Autrice : | Fabrisio Gomez Garcia |
Direction : | Gabriel Olalde, José Gonzalez-Aguilar |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences et technologie industrielles |
Date : | Soutenance le 16/01/2015 |
Etablissement(s) : | Perpignan |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....) |
Jury : | Président / Présidente : Gilles Flamant |
Examinateurs / Examinatrices : Gabriel Olalde, José Gonzalez-Aguilar, Adrien Toutant | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Benoit Rousseau, Pascal Boulet |
Mots clés
Résumé
L’un des éléments clé pour atteindre de hauts rendements dans les centrales solaires à récepteur volumétrique est l’absorbeur. Sa structure poreuse permet au rayonnement solaire de pénétrer à l’intérieur, où l'énergie absorbée doit être transférée efficacement par convection au fluide qui la traverse. Dans ce travail, deux types d’absorbeurs innovants sont présentés et analysés : l’un constitué par une série d’éléments empilés avec une structure en forme de grille, l’autre par des éléments similaires à des stores vénitiens. A titre de référence, un absorbeur classique à nid d’abeilles est aussi évalué. La propagation du rayonnement solaire au sein des absorbeurs est modélisée au moyen de la technique de lancer de rayons, basée sur la méthode de Monte Carlo. Leur comportement thermo-hydraulique est simulé par la méthode des éléments finis. Les caractéristiques géométriques des deux absorbeurs proposés améliorent le transfert thermique par convection par rapport aux absorbeurs alvéolaires et la modification des leurs principaux paramètres géométriques nous a permis d’augmenter la longueur d’extinction du rayonnement solaire. Cependant, l’accroissement de leur surface frontale apparente augmente les pertes par réflexion. A l’issu des résultats théoriques, l’absorbeur à stores vénitiens a été retenu pour l’analyser expérimentalement. Ses performances thermiques sont comparées avec celles d’un absorbeur alvéolaire. Ces résultats montrent également que la structure de l’absorbeur proposé intensifie les échanges thermiques vers le fluide. De plus, ce type d’absorbeur atteint un meilleur comportement thermique à de hauts flux radiatifs et à des débits élevés.