Thèse soutenue

Evaluation de la ressource solaire pour la gestion optimisée de centrales CSP

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Auteur / Autrice : Remi Chauvin
Direction : Stéphane GrieuStéphane Thil
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
Date : Soutenance le 22/04/2016
Etablissement(s) : Perpignan
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan)
Jury : Président / Présidente : Gilles Flamant
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Grieu, Stéphane Thil, Gilles Flamant, Philippe Lauret, Philippe Blanc, Christian A. Gueymard, Richard Perez
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Lauret, Philippe Blanc

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet européen visant à améliorer la compétitivité des centrales solaires à concentration. Parmi les différents défis soulevés par ce projet, l’évaluation en temps réel de la disponibilité et de la variabilité de la ressource solaire est un point clé puisqu’elle permettrait une gestion optimisée du champ solaire et, par conséquent, une hausse de la productivité de la centrale. L’objectif de ce travail est donc de développer un outil d’évaluation de la ressource solaire destiné à la gestion de centrales CSP. Pour y parvenir, une étude approfondie des interactions entre le rayonnement solaire et l’atmosphère est tout d’abord menée. Cette étude révèle entre autres que l’éclairement normal direct (DNI) peut se scinder en deux composantes : le DNI par ciel clair et l’indice ciel clair. Le premier représente l’éclairement normal direct reçu au niveau du sol, lorsqu’aucun nuage ne vient occulter le Soleil. Le second traduit l’influence des nuages sur ce rayonnement par ciel clair. Évaluer ces deux composantes est essentiel pour l’opérateur de la centrale car elles lui permettent de connaître les marges de manoeuvre dont il dispose. D’une part, un modèle ciel clair permettant d’estimer et prévoir le DNI par ciel clair en temps réel est donc développé. Il permet de maintenir l’erreur quadratique moyenne sur l’estimation du DNI par ciel clair aux alentours de 30W/m². D’autre part, une caméra hémisphérique a été installée sur le site du laboratoire PROMES-CNRS afin de détecter les nuages et leur mouvement dans le but d’appréhender la variabilité de l’indice ciel clair. Ce système est notamment capable de fournir des images à haute dynamique, permettant de mesurer simultanément des informations dans la zone circumsolaire et dans les zones les plus sombres du ciel. Sur la base du modèle ciel clair et des images fournies par la caméra, un modèle de prévision du DNI pour tout type de conditions a été mis au point. Il permet de maintenir l’erreur quadratique moyenne sur la prévision du DNI aux alentours de 180 W/m², pour des horizons inférieurs à 30 min. En partenariat avec Acciona, l’outil développé est d’ores et déjà opérationnel sur la centrale solaire Palma del Rio II, en Espagne.