Mémoire online master: Etude numérique et modélisation d’un capteur solaire hybride PV/T

Extrait du cours étude numérique et modélisation d’un capteur solaire hybride PV/T 

1-4-1- Les différents types des capteurs thermiques
Les capteurs solaires sont caractérisés par leur mouvement (stationnaire, à  poursuite simple et à poursuite double) et par leur température opératoire. Les capteurs stationnaires ont une position fixe et ne suivent pas la position du soleil dans le ciel. On en distingue trois types :
• Capteur solaire plan
• Capteur solaire parabolique composé
• Capteur solaire à tube sous vide
Puisque on va utiliser dans ce travail un capteur hybride qui contient un capteur solaire plan, donc dans ce qui suit, on va présenter un peut les détails et le principe de fonctionnement d’un capteur solaire plan typique (figure 1-14).
Quand l’énergie solaire passe à travers la couverture transparente et entre en contact avec la surface noire de l’absorbeur, une grande partie est absorbée et transférée au fluide circulant dans les tubes vers le ballon de stockage ou vers d’autres utilisations. La partie arrière de l’absorbeur est généralement constituée d’une couche isolante qui réduit les pertes par conduction. Les tubes peuvent être soudés à la plaque absorbante ou ils peuvent faire partie intégrale de la plaque.
La couverture transparente est utilisée pour réduire les pertes par convection de l’absorbeur. L’air étant l’un des meilleurs isolants. On le piège au-dessous de la couverture, sous réserve que la lame d’air n’a pas une épaisseur supérieure à 3 cm pour éviter des phénomènes convectifs.
Les capteurs plans sont généralement fixes et n’ont pas besoin de suivre la position du soleil. Ils doivent être orientés vers l’équateur, vers le Sud dans l’hémisphère Nord et vers le Nord dans l’hémisphère Sud. La position optimale  d’inclinaison du capteur est égale à la latitude avec des variations de ± 10 à 15 degrés selon l’application.
2-1- Introduction
Les capteurs solaires reçoivent l’énergie et la convertissent soit en électricité pour les panneaux photovoltaïques ou en chaleur pour les capteurs solaires thermiques ou bien en électricité et en chaleur pour les capteurs hybrides. Non toute cette énergie est convertie en électricité et/ou en chaleur puisque les capteurs ne sont pas 100% efficaces.
La majeure partie de cette énergie est perdue à l’environnement.
Cette énergie peut être transférée en général sous trois formes, transfert par conduction, par convection et par rayonnement.
2-2- Transfert par conduction
La conduction est le transfert de la chaleur à partir d’une partie d’une substance à une autre partie de la même substance, ou bien d’une substance à l’autre en contact physique avec elle, elle est traduite par le coefficient de conductibilité thermique qui s’exprime en:
La transmission de chaleur par ce moyen est d’autant plus faible que le matériau est épais et de faible densité.
Dans le cas d’un capteur solaire, l’énergie est absorbée par la vitre et par les cellules de silicium et la chaleur est conduite à l’arrière et avant du capteur par l’intermédiaire des couches intervenantes. La loi de Fourier pour l’état d’équilibre, des applications unidimensionnelles est comme suit :

Sommaire: Etude numérique et modélisation d’un capteur solaire hybride PV/T 

Liste des symboles
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale
Chapitre 1 Généralités sur les énergies renouvelables
1.1- Introduction
1.2- Les forme des énergies renouvelables
1.3- Descriptions des capteurs photovoltaïques
1.3.1- Le panneau photovoltaïque
1.3.2- Le système photovoltaïque
1.4- Présentation des capteurs solaires thermiques
1.4.1- Les différents types des capteurs thermiques
Chapitre 2 Généralités sur les transferts thermiques
2.1- Introduction
2.2- Transfert par conduction
2.3- Transfert par convection
2.4- Transfert par rayonnement
Chapitre 3 Synthèse bibliographique sur les capteurs hybrides PVT
3.1- Synthèse bibliographique sur les capteurs solaires hybrides PVT
3.2- Les capteurs solaires PV/T à air
3.3- Les capteurs solaires hybrides PV/T à eau
3.4- Capteurs PV/T de concentration
Chapitre 4 Modélisation d’un capteur solaire hybride PVT
4.1- Introduction
4.2- Éléments de constructions et principe
4.3- Modèle thermique d’un capteur hybride photovoltaïque
thermique
4.4- Principe de l’étude thermique d’un PVT
4.5- Bilan énergétique du capteur hybride PVT
4.6- Performances thermiques des capteurs hybrides
Chapitre 5 Interprétation et discussions des résultats
5.1- Introduction
5.2- La variation de rayonnement globale
5.3- La variation de la température ambiante et la température du
ciel
5.4- L’effet des paramètres externes et internes sur le fonctionnement du PVT
5.5- La variation des températures de différents éléments du capteur PVT
5.6- La production d’énergie électrique et thermique d’un PVT
5.7- Le rendement électrique et thermique
5.8- La variation de la température de sortie du fluide caloporteur
5.9- La variation de la température de réduite
5.10- Le rendement thermique en fonction de la température
réduite
5.11- Comparaison avec des autres configurations
Conclusion générale
Bibliographie
Annexe

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