Dimensionnement et optimisation d'un système photovoltaïque thermique avec intégration dans le bâtiment pour la production du froid

Sizing and optimization of a building-integrated photovoltaic thermal system for cooling production

• Auteur / Autrice : Achraf Nedjar
• Direction : Rafik Absi, Abla Chaker, Rachid Bennacer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique - Cergy
• Date : Inscription en doctorat le 01/03/2019
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université en cotutelle avec Université Frères Mentouri Constantine 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : QUARTZ (ECS, L@RIS, LISMMA)

Mots clés

Mots clés libres

Systèmes photovoltaïques thermiques

Système thermique

Dimensionnement

Adsorption

Froid solaire

Optimisation

Photovoltaic/thermal systems

Thermal System

Sizing

Adsorption

Solar cooling

Optimization

Résumé

Dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique, le bâtiment est un secteur où les énergies renouvelables peuvent intervenir efficacement et durablement pour répondre aux besoins d'électricité, de chaleur et en particulier, la production du froid qui est une des utilisations les plus énergivores dans ce secteur. Le solaire hybride photovoltaïque thermique (PVT) possède le potentiel de devenir un acteur majeur pour relever ce défi grâce à son double gain : extraction de la chaleur et augmentation du rendement électrique grâce au refroidissement du module photovoltaïque. Néanmoins le caractère intermittent de l'énergie solaire le déphasage entre la demande et la disponibilité, nécessitent une investigation pour l'intégration de ce type de système dans le bâtiment. Dans une première étape de notre étude il s'agira d'entreprendre une recherche bibliographique approfondie sur les systèmes solaires photovoltaïque thermique, ce qui permettra d'établir une synthèse de travaux et d'études antérieures sur les installations existantes et de fixer le choix des systèmes qui feront l'objet de notre travail. Une recherche sur la fonctionnalité du bâtiment, et une étude des différentes technologies utilisées pour produire du froid seront aussi menées, et choix de la technologie la plus appropriée qui pourrait être intégrée aux machines de refroidissement solaires PVT Dans une seconde étape et après avoir défini le système PVT à traiter nous procèderons à une modélisation et simulation afin d'optimiser le système choisi. Les équations reflétant l'état énergétique au sein de tous les composants (sous- systèmes) du système seront établies, puis résolues par une méthode numérique adéquate Puis et afin de mettre en évidence l'évolution des performances énergétique (thermique et électrique) de chaque sous -système, une étude paramétrique pour chacun d'entre eux sera menée ainsi qu'une évaluation de la performance et optimisation du système de réfrigération. Enfin nous travaillerons sur l'augmentation maximale de la productivité du système et le traitement de ses coûts économiques dans le cadre d'une meilleure intégration dans le bâtiment.

In the context of fighting against global warming, the building is a sector where renewable energies can efficiently and sustainably intervene to meet the needs of electricity, heating and particularly, cooling production which consumes a lot of energy in that sector. Solar photovoltaic thermal hybrid (PVT) has the potential to become a major player in meeting this challenge thanks to its double gain: heat extraction and increased electrical efficiency thanks to the cooling of the photovoltaic module. However, the intermittent nature of solar energy, the imbalance between demand and availability, requires an investigation for the integration of this type of system in the building. In a first step of our study, we will undertake an in-depth bibliographic research on solar thermal photovoltaic systems, which will allow us to summarize previous works and studies on existing installations and to determine the choice of systems that will be the focus of our work. Research on the functionality of the building and a study of the different technologies used to produce cold will also be conducted, and choice of the most appropriate technology that could be integrated in PVT solar cooling machines. In a second step, after defining the PVT system to be processed, we will carry out a modeling and simulation to optimize the chosen system. Equations reflecting the energy state within all components (subsystems) of the system will be established and then resolved by an adequate numerical method In order to highlight the evolution of the energy performance (thermal and electrical) of each sub-system, a parametric study for each of them will be conducted as well as an evaluation of the performance and optimization of the refrigeration system. Finally we will work to maximize the productivity of the system and the treatment of its economic costs as part of a better integration in the building.