Mini-Projet d'énergies renouvelables : Solaire Photovoltaïque - Solaire thermique simple - Solaire thermique thermodynamique

1. Présentépar:
AmmarNidhal
Zaghouani Ahmed GCP3Energétique

2. II-Les différentes classes du solaire thermique
III- A propos de l’énergie solaire thermique à usage direct
IV-A propos de l’énergie solaire thermodynamique
I-Introduction sur l’énergie solaire

3. Deux voies d’utilisation de l’énergie solaire:
Définition :
On appelle solaire thermique l’exploitation de la chaleur du
rayonnement solaire pour chauffer un fluide caloporteur dans
le but de l’utiliser dans de diverses applications par la suite.

4. Solairethermique
Si T<Tmax=60°C
On parle du solaire thermique
à usage direct (c.à.d. solaire
thermique simple)
Si T est On parle du solaire thermique
à usage indirecte (c.à.d.
solaires thermodynamiques)

5. Définition :
On appelle énergie solaire à usage direct l’énergie utilisée pour assurer le
simple réchauffement de l’eau à une température moyenne afin de
l’utiliser dans diverses applications (tels que le chauffage des habitations et
le chauffage des eaux).

6. Type de
capteur
Image Description application
Capteur
plan vitré
Ce capteur contient un absorbeur (serpentin en
cuivre) où passe l’eau, ce serpentin est couvert
par une matière absorbante (caoutchouc ou
nappe métallique noir) :l’ensemble est mis dans
un coffrage dont :
• La face arrière est une couche isolante (bois
ou polystyrène) qui évite les pertes thermiques
et permet à toute la quantité de chaleur de
passer au serpentin
• La face avant est un vitrage qui a deux rôles
1) Créer un effet de serre qui va augmenter le
rendement du capteur.
2) Eviter le refroidissement du serpentin au
contact du vent.
Ce capteur est adapté à
tous les usages : c’est le
type le plus répandu.
NB : Chacun de ces types de capteur est équipé par une citerne cylindrique qui a pour
rôle le stockage de l’eau chaude.
Capteur
vitré à
tubes sous
vide
Le capteur sous vide est composé d’une série de
tubes transparents en verre tels que dans chaque
tube il ya un absorbeur pour capter le
rayonnement solaire et un échangeur pour
permettre le transfert d’énergie thermique,
Ces tubes sont mis sous vide pour éviter les
déperditions thermiques convectives de
l’absorbeur. Ainsi on peut réaliser des capteurs
solaires performants sous une isolation
thermique.
Ils répondent à la
recherche du haut
rendement mais ils sont
déconseillés pour un
usage individuel.
Capteur
solaire
moquette
Ce capteur moquette est simplement composé
d’un réseau de tube de couleur foncé (noir)
accolée les uns aux autres : il fonctionne selon
le même principe que le capteur sous vide mais
il ne profite pas de l’effet de serre produit grâce
à la vitre.
Ce type convient plutôt
pour le chauffage des
eaux de piscine.
Dispositifs utilisées

7. 2
Notre liquide caloporteur froid pénètre dans
l’absorbeur du capteur pour bénéficier de la
quantité de chaleur absorbé par ce dernier
Après son échauffement le fluide caloporteur passe
à la citerne de stockage bien calorifugée ou il va
conserver la quantité d’énergie dont il dispose.
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Procédé du fonctionnement d’une installation de solaire thermique simple :
NB: A ce stade l’installation est
équipée par un système de régulation
de température qui s’opposera au
chauffage excessif de l’eau pouvant
causer des problèmes de résistance du
matériau construisant l’installation,
Du ballon de stockage le
fluide caloporteur sera
évacuée selon nos besoins
pour être utilisé dans
l’application que nous
visons.
3
NB: Ce mécanisme est complété aussi par un système d’appoint (soit électrique ou à gaz) pour remédier à
la forte variation de l’ensoleillement pouvant avoir lieu. En effet dans les jours nuageux ou on ne peut pas
atteindre les températures désirées par de l’énergie solaire → on n’a qu’à faire fonctionner la résistance
électrique.

8. Le chauffage des eaux, eaux sanitaire/eau de
piscine.
Les applications de l’énergie solaire à usage directe:
Conclusion : En fin de ce paragraphe nous allons conclure par la
présentation du résultat d’une étude comparative des performances des
différents types de capteurs solaire en fonction de la température.
Le chauffage des habitations
On constate d'après la courbe tracée qu’à la même surface d’absorbeur,
le rendement du capteur sous vide est généralement meilleur que celui
d’un capteur plan surtout à des températures élevées (>60°C) mais
attention, les surfaces utiles d’un capteur à tubes sous vide et d’un
capteur plan sont difficilement comparables.
Capteur
sans vitre
(moquette)
Capteur
plan
Capteur
sous vide

9. Miroir plan
Définition :
On appelle solaire thermodynamique la branche du solaire
thermique où on exploite la chaleur du rayonnement solaire pour
atteindre des températures de fluides caloporteur très élevés
afin de l’utiliser pour vaporiser l’eau et faire tourner des
turbines permettant ainsi la production de l’énergie électrique.
Le dispositif utilisé :
Les centrales solaires thermodynamiques à concentration
Les différents types de concentrateurs utilisés :
Miroirs cylindro-parabolique
et là on parle de
centrales solaire à tour
et là on parle de centrales
solaire cylindro-parabolique

10. Etape 1:
La concentration de l’ensemble des rayons solaires qui arrivent sur le
capteur vers un axe unique qui est l’axe de notre forme cylindrique
où on a un tube installé faisant circuler une huile synthétique
(comme fluide caloporteur).
Etape 2:
Grâce à cette forme, les miroirs de la centrale font grimper la
température de l’huile qui circule dans le foyer jusqu’à 400 °C.

11. ❶ Le réchauffage permanent de la vapeur pour la porter à un peu
plus de 500 °C dans le but d’améliorer le rendement de la centrale.
❷ Eviter l’arrêt de l’usine lorsqu’il y a de l’ombre.
Ce type de centrale est généralement équipé par des
bruleurs à gaz additionnels qui ont deux rôles :

12. Etape 1:
Les miroirs focalisent la lumière du soleil vers le foyer qui se situe au
sommet de la tour.
Remarque: En ce sommet on trouve une saumure (ou autrement dit un
mélange de nitrate de potassium et de nitrate de sodium)
Etape 2:
Sous l’effet des rayons réfléchi la température de la saumure augmente
jusqu'à atteindre environ 565°C.
Etape 3:
Par la suite la saumure descend pour être stockée dans une cuve.
Etape 4:
Elle circule ensuite dans un échangeur et elle chauffe de l’eau qui se
transforme en vapeur faisant tourner ainsi une turbine et produisant de
l’énergie électrique.

13. 1ère Remarque: Contrairement à la centrale thermique
implantée généralement près de la mer l’emplacement des centrales
solaires thermiques doit être loin de la mer (préférablement dans le
désert).
2ème Remarque: : Si on veut que l’usine fonctionne
pendant toute la journée avec un rendement maximale,
il est impératif que les miroirs de chaque capteur soient
orientables en fonction de la trajectoire du soleil.