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Méthodologie d'optimisation d'un nouveau concept de système solaire thermique hybride eau-air / Methodology for optimizing a new concept of hybrid water-air solar thermal system

Carbajo Jiménez, Patricia 20 December 2018 (has links)
En réponse à l’évolution de la réglementation thermique, les bâtiments tendent à être mieux isolés et plus étanches, diminuant leurs besoins de chauffage. La ventilation, nécessaire pour garantir la qualité de l’air intérieur, représente une perte énergétique non négligeable. De plus, les besoins d’eau chaude sanitaire (ECS) deviennent prépondérants par rapport à ceux de chauffage. Dans ce contexte, les systèmes solaires thermiques peuvent fournir une part importante des besoins du bâtiment. Ce travail étudie ainsi un système solaire thermique qui produit de l’ECS et préchauffe l’air de ventilation. Le principe de fonctionnement est d'abord analysé expérimentalement. Le concept se présentant prometteur, une co-simulation entre Dymola (langage Modelica) et EnergyPlus permet d'étudier plus en détail les performances du système dans son environnement (le bâtiment) pour différents hypothèses et paramètres de fonctionnement. Les résultats montrent un meilleur rendement des capteurs et du ballon par rapport à un CESI classique, ainsi qu’une augmentation de la fraction solaire pour la production simultanée d’ECS, de préchauffage d’air et de chauffage / Thermal regulation demands the construction of more efficient buildings that use less energy, in particular for heating. Air renewal, which is necessary to guarantee indoor air quality, represents a significant thermal loss in the energy balance of efficient buildings. Moreover, domestic hot water (DHW) needs become more important than heating needs. In this context, solar thermal systems can produce a significant part of the thermal needs in buildings. Indeed, this work studies a solar thermal system producing DHW and fresh air preheating. The operating principle is first analysed experimentally. As the system seems promising, a co-simulation between Dymola (using the Modelica language) and EnergyPlus is used to do a detailed study of the system performances in a building based on different assumptions and for different design parameters. The results show a better collector yield and tank efficiency regarding a classic solar water heater, as well as an increase of the solar fraction including DHW production, air preheating and space heating
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Advanced control strategies for optimal operation of a combined solar and heat pump system

Ahmad, Muhammad Waseem January 2013 (has links)
The UK domestic sector accounts for more than a quarter of total energy use. This energy use can be reduced through more efficient building operations. The energy efficiency can be improved through better control of heating in houses, which account for a large portion of total energy consumption. The energy consumption can be lowered by using renewable energy systems, which will also help the UK government to meet its targets towards reduction in carbon emissions and generation of clean energy. Building control has gained considerable interest from researchers and much improved ways of control strategies for heating and hot water systems have been investigated. This intensified research is because heating systems represent a significant share of our primary energy consumption to meet thermal comfort and indoor air quality criteria. Advances in computing control and research in advanced control theory have made it possible to implement advanced controllers in building control applications. Heating control system is a difficult problem because of the non-linearities in the system and the wide range of operating conditions under which the system must function. A model of a two zone building was developed in this research to assess the performance of different control strategies. Two conventional (On-Off and proportional integral controllers) and one advanced control strategies (model predictive controller) were applied to a solar heating system combined with a heat pump. The building was modelled by using a lumped approach and different methods were deployed to obtain a suitable model for an air source heat pump. The control objectives were to reduce electricity costs by optimizing the operation of the heat pump, integrating the available solar energy, shifting electricity consumption to the cheaper night-time tariff and providing better thermal comfort to the occupants. Different climatic conditions were simulated to test the mentioned controllers. Both on-off and PI controllers were able to maintain the tank and room temperatures to the desired set-point temperatures however they did not make use of night-time electricity. PI controller and Model Predictive Controller (MPC) based on thermal comfort are developed in this thesis. Predicted mean vote (PMV) was used for controlling purposes and it was modelled by using room air and radiant temperatures as the varying parameters while assuming other parameters as constants. The MPC dealt well with the disturbances and occupancy patterns. Heat energy was also stored into the fabric by using lower night-time electricity tariffs. This research also investigated the issue of model mismatch and its effect on the prediction results of MPC. MPC performed well when there was no mismatch in the MPC model and simulation model but it struggled when there was a mismatch. A genetic algorithm (GA) known as a non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA II) was used to solve two different objective functions, and the mixed objective from the application domain led to slightly superior results. Overall results showed that the MPC performed best by providing better thermal comfort, consuming less electric energy and making better use of cheap night-time electricity by load shifting and storing heat energy in the heating tank. The energy cost was reduced after using the model predictive controller.
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Etude d'un capteur solaire hybride avec concentrateur holographique du rayonnement solaire / Study of a hybrid solar collector with holographic concentrator of solar radiation

Iurevych, Olena 07 July 2015 (has links)
Les besoins énergétiques du monde entier augmentent de plus en plus et parmi les sources en énergie renouvelable, l'énergie solaire connaît actuellement un très fort développement. Une des voies en énergie solaire est la filière utilisant des panneaux solaires hybrides qui produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur. Le marché des capteurs hybrides en présence ou non de concentrateur et leurs caractéristiques sont présentés. Dans la thèse, on a étudié un capteur hybride associé avec un concentrateur holographique du rayonnement solaire. Ce concentrateur permet de séparer la partie visible utilisée par les cellules photovoltaïques de celle infrarouge, absorbée par l'échangeur thermique. Les différents éléments du capteur et leur fonctionnement sont décrits. Les caractéristiques du capteur et son efficacité dépendent des paramètres optiques et thermiques de ses éléments. Ces paramètres (facteurs de transmission, de réflexion, d'absorption, émissivité) ont été déterminés expérimentalement (CERTES IUT Sénart, CEMHTI Orléans, Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand). Les résultats obtenus ont été utilisés dans une modélisation stationnaire et monodimensionnelle des échanges thermiques pour deux configurations différents (avec deux plaques en polycarbonate et avec une plaque en polycarbonate et une lame d'air). La modélisation introduit les effets radiatifs, conductifs et l'absorption du rayonnement en volume. Les profils thermiques et les rendements électriques et thermiques obtenus montrent l'efficacité d'un capteur solaire hybride avec concentrateur holographique. / The energy requirements worldwide are increasing more and among renewable energy sources, solar energy is exhibiting a very strong growth. Solar hybrid panels that produce both electricity and heat is currently a very promising way. The market for hybrid solar panel with and without concentrator and their characteristics are presented. In the thesis, a hybrid solar panel associated with a holographic concentrator solar radiation is studied. This concentrator separates the visible range used in the photovoltaic cells of the infrared range absorbed by the heat exchanger. The elements of the panel are described. The sensor characteristics and effectiveness depend on the optical and thermal parameters of its elements. These parameters (transmission factors, reflection, absorption, emissivity) were determined experimentally (CERTES IUT Sénart, CEMHTI Orleans, University Blaise Pascal Clermont-Ferrand). The results were obtained in a stationary and dimensional modelling heat exchanges for two different configurations (with two polycarbonate plates with a polycarbonate plate and an air). The model introduces radiative effects, conduction and radiation absorption by volume. The thermal profiles, and electrical and thermal efficiencies obtained show the effectiveness of a hybrid solar collector with holographic concentrator.
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Biomass gasification under high solar heat flux / Gazéification de biomasse sous haute densité de flux solaire

Pozzobon, Victor 17 November 2015 (has links)
L'énergie solaire concentrée est une source d'énergie alternative pour la conversion thermochimique de biomasse en vecteurs énergétiques ou en matériaux à haute valeur ajoutée. La production d'un gaz de synthèse à partir de biomasse lignocellulosique en est un exemple, de même que la production de résidus carbonés à propriétés contrôlées. Ces travaux portent sur l'étude du comportement d'un échantillon de hêtre thermiquement épais sous de hautes densités de flux solaire (supérieures à 1000 kW/m²). Deux approches ont été développées en parallèles : une étude expérimentale et le développement d'un modèle numérique. Les expériences ont permis de mettre en lumière le comportement particulier du hêtre sous de hautes densités de flux solaire. En effet, un cratère de char, dont la forme correspond à celle de la distribution du flux incident, se forme dans l'échantillon. Cette étude a aussi montré que la teneur en eau initiale de la biomasse a un fort impact sur son comportement. Les échantillons secs peuvent atteindre un rendement de conversion énergétique de 90 %, capturant jusqu'à 72 % de l'énergie solaire incidente sous forme chimique. Quant aux échantillons humides, ils produisent nettement plus d'hydrogène, au prix d'un rendement de conversion énergétique aux alentours de 59 %. De plus, le craquage thermique et le reformage des goudrons produits par la pyrolyse sont rendus possibles par les températures atteintes (supérieures à 1200 °C) et la présence d'eau. Enfin, il a été montré que l'orientation des fibres du bois n'a qu'un impact mineur sur son comportement. En parallèle, une modélisation des transferts couplés chaleur matière et des réactions chimiques mis en jeu lors de la gazéification solaire d'un échantillon a été développée. La construction du modèle a mis en avant la nécessité de recourir à des stratégies innovantes pour prendre en compte la pénétration du rayonnement dans la matière ainsi que la déformation du milieu par la gazéification. Les prédictions du modèle montrent un bon accord avec les observations expérimentales. Elles ont ainsi permis de mieux comprendre les couplages mis en jeu lors de la dégradation de biomasse sous haute densité de flux solaire. De plus, des analyses de sensibilités ont révélé que les modèles de type Arrhenius ne permettent pas de décrire finement le comportement de l'eau à l'intérieur de l'échantillon et que le choix du modèle de pyrolyse était capital pour décrire correctement le comportement la biomasse sous haute densité de flux solaire. / Concentrated solar energy is as an alternative energy source to power the thermochemical conversion of biomass into energy or materials with high added value. Production of syngas from lignocellulosic biomass is an example, as well as the production of carbonaceous residues with controlled properties. This work focuses on the study of the behaviour of a thermally thick beech wood sample under high solar heat flux (higher than 1000 kW/m²). Two approaches have been undertaken at the same time: an experimental study and the development of a numerical model. Experiments have highlighted a specific behaviour of beech wood under high solar heat flux. Indeed, a char crater, symmetrical to the incident heat flux distribution, forms in the sample. This study has also shown that biomass initial moisture content has a strong impact on its behaviour. The dry sample can achieve an energetic conversion efficiency of 90 %, capturing up to 72 % of the incident solar power in chemical form. While, high initial moisture content samples produce more hydrogen, at the price of an energetic conversion efficiency around 59 %. Furthermore, tar thermal cracking and steam reforming are enabled by the temperatures reached (higher than 1200 °C) and the presence of water. Finally, wood fiber orientation has been shown to have only a minor impact on its behaviour. At the same time, a modelling of the coupled reactions, heat and mass transfers at stake during solar gasification was undertaken. The development of this model has highlighted the necessity to implement innovative strategies to take into account radiation penetration into the medium as well as its deformation by gasification. Numerical model predictions are in good agreement with experimental observations. Based on the model predicted behaviour, further understanding of biomass behaviour under high solar heat flux was derived. In addition, sensitivity analyses revealed that Arrhenius type models are not fitted for precise intra-particular water behaviour description and that the choice of the pyrolysis scheme is key to properly model biomass behaviour under high solar heat flux.
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Modélisation dynamique et régulation des centrales solaires thermodynamiques linéaires à génération directe de vapeur / Dynamic modeling and control of line-focus concentrated solar plants using direct steam generation

Aurousseau, Antoine 27 April 2016 (has links)
Les Centrales Solaires Thermodynamiques à génération directe de vapeur utilisent la concentration optique du rayonnement solaire direct pour produire de la vapeur d'eau à haute pression et haute température. La vapeur d'eau est ensuite utilisée directement comme fluide de travail d'un cycle thermodynamique type Rankine, pour la propulsion d'un couple turbine-génératrice et assurer ainsi une production électrique. La conjonction de la variabilité naturelle de l'ensoleillement, qu'elle soit lente et déterministe (cycle jour/nuit, cycle saisonnier, dégradation des performances optiques), ou rapide et non déterministe (passages nuageux), et de la présence d'un écoulement diphasique eau/vapeur dans les tubes horizontaux, provoque un comportement fortement dynamique du système de génération de vapeur. Par ailleurs, les turbines à vapeur étant très sensibles aux fluctuations de la température d'admission de vapeur, il convient donc de réguler le plus efficacement possible la production de vapeur. Les temps de séjour de fluide dans les champs solaires linéaires pouvant être relativement longs, les stratégies de contrôle conventionnelles se révèlent moins adaptées et peu efficaces. L'objectif de ce travail est d'étudier, par la réalisation de modèles et de leur utilisation en simulation, le fonctionnement dynamique du système de génération de vapeur. Des modèles dynamiques de centrales linéaires de Fresnel et cylindro-parabolique sont réalisés, et des données expérimentales issues d'un prototype cylindro-parabolique sont utilisées pour la validation. Les modèles permettent ensuite l'étude de stratégies de régulation, permettant un contrôle de la vapeur sortant du champ solaire soumis à des transitoires. L'étude de l'utilisation de méthodes de prédiction de l'ensoleillement direct à court terme est abordée à la fin de ce travail, afin d'évaluer la possibilité d'intégrer ces méthodes dans les stratégies de régulation. / Direct steam generation concentrated solar power plants use the optical concentration of solar direct irradiation to generate high pressure and high temperature steam in the absorber tubes. Steam is used as the working fluid of a Rankine-type thermodynamic cycle for the propelling of a steam turbine and an electric generator. The conjunction of the natural transient condition of solar irradiation and the presence of a two-phase flow inside the absorber tubes leads to a strong dynamic behavior of the steam generation system. Moreover, steam turbines being very sensitive to inlet temperature transients, the control of steam generation has to be achieved with the best possible efficiency. Because of the large time constants of the flow in the solar field (among other reasons), basic control strategies are poorly efficient and not well suited. The aim of this thesis work is the study, through modeling and simulation, of the dynamic behavior of the steam generation system. Dynamic modeling of linear Fresnel and parabolic-trough solar plants is carried out, and experimental data from a parabolic-trough prototype are used for validation. The models are used for the study of advanced control strategies, for a better control of steam conditions at the solar field outlet, under irradiation transients. Short-term irradiation prediction methods are evaluated for a use in the control strategies.
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Anharmonicity and Instabilities in Halide Perovskites for Last Generation Solar Cells / Anharmonicité et instabilités dans les perovskites halogénées pour les cellules solaires de dernière génération

Marronnier, Arthur 27 June 2018 (has links)
Les pérovskites hybrides halogénées (ABX3) sont utilisées depuis cinq ans comme couches absorbantes pour de nouvelles cellules solaires à bas coût combinant les avantages des matériaux organiques (molécule A) et inorganiques (métal B et halogène X). Très récemment, des cellules solaires à boîtes quantiques à bases de pérovskites purement inorganiques ont également montré des efficacités prometteuses, ce qui en fait une alternative potentiellement stable et efficace à leurs cousins hybrides.Le but de cette thèse de doctorat est d'étudier et de mieux comprendre les instabilités structurelles et thermodynamiques de ces pérovskites halogénées, avec un focus sur la pérovskite purement inorganique CsPbI3.Dans un premier temps les propriétés vibrationnelles et électroniques des différentes phases de CsPbI3 sont étudiées grâce à différentes techniques ab-initio, dont la plupart sont basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et son approche en réponse linéaire (DFPT). Alors que la phase γ noire, cruciale pour les applications photovoltaïques, se comporte de manière harmonique autour de l'équilibre, pour les trois autres phases nos calculs de phonons froids révèlent une instabilité de double puits au centre de la zone de Brillouin. Nos calculs montrent également que le terme d'entropie d'ordre-désordre lié à ce double puits est crucial pour empêcher la formation de la phase pérovskitoïde jaune. Nous analysons ensuite en détail les changements structurels et l’effet Rashba dynamique le long de trajectoires de dynamique moléculaire à la lumière de ces résultats.La seconde partie de la thèse porte sur la stabilité thermodynamique de la pérovskite hybride MAPbI3. Notre étude expérimentale par ellipsométrie apporte une meilleure compréhension de la décomposition chimique de MAPbI3 en ses deux précurseurs, l’iodure de méthylamonium et l'iodure de plomb, que nous avons prédite grâce à des calculs de diagrammes de stabilité DFT et que nous confirmons par diffraction des rayons X. Enfin, nous démontrons que la pérovskite hybride MAPbI3 se comporte davantage comme les composés inorganiques (grande constante diélectrique, faible énergie de liaison des excitons) que comme les matériaux organiques (faible constante diélectrique, forte énergie de liaison d'exciton). / Hybrid halide perovskites (ABX3) have emerged over the past five years as absorber layers for novel high-efficiency low-cost solar cells combining the advantages of organic (molecule A) and inorganic (metal B, halogen X) materials. Very recently, fully inorganic perovskite quantum dots also shown promising efficiencies, making them a potentially stable and efficient alternative to their hybrid cousins.The aim of this PhD thesis is to study and better understand both the structural and thermodynamic instabilities of these halide perovskites, with a specific focus on purely inorganic CsPbI3 structures.We first use various ab-initio techniques, the majority of which are based on Density Functional Theory (DFT) and its linear-response approach (DFPT), to investigate the vibrational and electronic properties of the different phases of CsPbI3. While the black γ-phase, crucial for photovoltaic applications, is shown to behave harmonically around equilibrium, for the other three phases frozen phonon calculations reveal a Brillouin zone center double-well instability. We also show that avoiding the order-disorder entropy term arising from these double-well instabilities is key in order to prevent the formation of the yellow perovskitoid phase, and evidence a Rashba effect when using the symmetry breaking structures obtained through frozen phonon calculations. We then analyze the structural changes and the dynamical Rashba splitting along molecular dynamics trajectories in the light of our findings.In a second phase, we investigate the thermodynamical stability of hybrid perovskite MAPbI3. Our experimental ellipsometry-based study brings better understanding of the chemical decomposition of MAPbI3 into its two precursors, methylammonium and lead iodides, which we predicted using DFT stability diagram calculations and which we confirm by X-Ray diffraction. Last, we prove that hybrid perovskite structure MAPbI3 behaves more like inorganic compounds (high dielectric constant, low exciton binding energy) than like organic materials (low dielectric constant, high exciton binding energy).
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Etudes numérique et expérimentale de la synthèse de biogaz : vers la transformation thermochimique solaire de copeaux de bois / Numerical and experimental studies of biogas synthesis : toward a thermochemical conversion of wood chips

Lorreyte, Clarisse 15 December 2017 (has links)
La gazéification de biomasse lignocellulosique en biogaz fait partie des technologies attractives permettant de s’affranchir des énergies fossiles et de valoriser les déchets agricoles ou forestiers. Néanmoins, le développement de cette technologie est freiné par son rendement énergétique faible et la production de polluants (CO2, NOx…). La pyrolyse/gazéification par voie solaire permettrait alors de pallier certains de ces inconvénients (énergie propre et gratuite, process à haute température produisant moins de polluants). Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de développer une approche expérimentale et numérique afin de maîtriser les procédés de pyrolyse/gazéification de copeaux de bois pour mieux appréhender le développement de la gazéification solaire. D’abord, un travail détaillé de caractérisation des copeaux de bois a été réalisé, alliant diverses analyses des échantillons mais aussi des analyses basées sur l’utilisation d’images tomographiques au rayon X pour déterminer les propriétés morphologiques et, par simulation numérique, les propriétés effectives de transport des copeaux de bois. Ensuite, des essais avec un four-réacteur à échelle laboratoire ont été réalisés pour étudier le séchage, la pyrolyse et la gazéification des copeaux de bois. Ces essais nous ont permis d’étudier l’influence de paramètres comme la température en séchage et en pyrolyse ou le débit de vapeur d’eau en gazéification. En parallèle, un modèle multi-physique pour la simulation de la pyrolyse a été développé. Cet outil a permis une étude détaillé des phénomènes mis en jeu et, in fine, permettrait d’optimiser le système. Enfin, le design d’un gazéifieur solaire a été réalisé. / Thermochemical conversion of lignocellulosic biomass belongs to attractive technologies which are viable routes to reduce reliance on fossil energy and to enhance carbon conversion efficiency. Nevertheless, classical gasification process via autothermal combustion of biomass presents severe drawbacks as bad yield and produced important pollutants. Solar concentrated energy enables high temperature reactions with reduced contaminating gas and higher yield. In this context, this thesis aims at developing experimental and numerical approaches to study detailed mechanism of pyrolysis and gasification processes of wood chips packed bed which are key step toward designing efficient solar gasifier. In a first time, inner properties of wood (initial composition and thermal decomposition) were studied via ultimate and proximate analyzes. Structural and morphological properties of wood chips were computed using image analysis. Effective mass and heat transport properties of the packed bed were assessed via direct numerical simulation combined with X-ray tomographic images. Then a laboratory scale device enabling to characterize pyrolysis and gasification kinetics and gas production was developed. The aim of this experimental work was to understand the impact of parameters such as drying and pyrolysis temperatures, and the steam flow rate during gasification. A multiphysical model of pyrolysis of wood chips packed bed was also developed. It allowed to perform detailed study of pyrolysis physics and in fine it will allow optimizing the pyrolysis/gasification process. Finally, a first design for a solar gasifier was reported and constitutes the basis of further studies.
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Solar driven hydrogen generation for a fuel cell power plant

Amoo, Akinlawon Olubukunmi 09 1900 (has links)
Thesis. (M. Tech. (Dept. Electronic Engineering, Faculty of Engineering and Technology))--Vaal University of Technology, 2011. / There are a number of ways to produce hydrogen using solar energy as the primary source. Water electrolysis, which uses solar electrical energy, is the rapidly available process. Hydrogen can be produced by using solar electric energy from photovoltaic (PV) modules for the electrolysis of water without emitting carbon dioxide or requiring fossil fuels. Solar hydrogen energy systems are considered one of the cleanest hydrogen production technologies, where the hydrogen is obtained from sunlight by directly connecting the photovoltaic modules to the hydrogen generator. This dissertation presents a designed solar photovoltaic electrolyser hydrogen production and storage system for various applications such as in the power generation and telecommunications industries. Various experiments were performed on the designed system to ensure its reliability and conformity with theoretical findings. The purity of the generated hydrogen was determined. The relationship between the amount of solar irradiance reaching the surface of the PV panel, the PV panel surface temperature, the PV panel tilt angle and the maximum power point voltage and current of the PV panel array were also considered. The effect of dust on the panel voltage and current outputs was also determined. Finally, the factors to consider when designing a solar photovoltaic electrolyser hydrogen system (based on this study) were enumerated.
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Modélisation et simulation d’un système de rafraîchissement solaire basé sur la machine à absorption couplée aux chauffe-eaux solaires / Modeling and simulation of a solar cooling system based on the absorption machine coupled to solar water heaters

Agrouaz, Younes 02 May 2019 (has links)
Au cours des dernières années, l'utilisation des systèmes de climatisation classiques a connu une augmentation importante qui directement augmente la consommation d'électricité dans différents types de bâtiments.Par conséquent, le développement du système de climatisation solaire appliqué aux bâtiments est la nouvelle technologie qui pourrait remplacer le système conventionnel à compresseur. De cette façon, il est nécessaire de comprendre et d’évaluer cette solution alternative. À cet effet, notre Institut de recherche en énergie solaire et en énergies renouvelables (IRESEN) a financé un projet appelé «Refroidissement solaire au Maroc» basé sur la technologie d'absorption, afin de réaliser des études de faisabilité sur ce type de systèmes afin de les intégrer dans la nouvelle génération du bâtiment.Dans ce but, cette thèse a traité un système de refroidissement solaire en utilisant la machine à absorption comme la technologie de production de froid dans différentes conditions et climats. Tout d'abord, cette thèse commence par une étude bibliographique ou elle analyse et critique plusieurs travaux traitant les systèmes de refroidissement solaire, ainsi que les diffèrent technologie de capteur solaire. Deuxième point de cette thèse focalise sur la machine à absorption où elle présente un modèle mathématique d'une machine à absorption à simple effet, afin de comprendre le comportement dynamique de ce type de machine face à une variation des conditions extérieures telles que (rayonnement solaire, température extérieure, charges climatique internes). En plus, l'analyse du système de refroidissement solaire devrait prendre en compte une approche énergétique et financière qui permette de prévoir toutes les performances énergétiques (fraction solaire, coefficient de performance, efficacité thermique et efficacité exergétique…) et d'optimiser la taille des composants les plus importants, qui sont la surface du capteur solaire et le volume du ballon de stockage. Une évaluation détaillée de ces deux paramètres est examinée dans les six zones climatiques du Maroc, puis généralisée à neuf capitales africaines afin de fournir un outil numérique pour le dimensionnement et l'optimisation du système de refroidissement solaire non seulement au Maroc mais également dans l'ensemble des régions africaines. / In the last few years, the use of conventional air conditioning system has known an important increase, which directly increase the electricity consumption in different type of building.Therefore, the development of solar cooling system applied to buildings is the new technology that could replace the conventional system of air conditioning. That way, there is a need to understand and evaluate this alternative solution. For that purpose, our Institute of Research in Solar energy and renewable energies (SPCM) has finance a project called Solar cooling in Morocco based on the absorption technology, in order to have a feasibility studies on this kind of systems, in the scope of implementing them in the new generation of buildings. Thus, this thesis treats the solar cooling system using an absorption chiller as the technology of cooling under different conditions and climates. Firstly, it presents a mathematical model of a single effect absorption chiller, in order to understand the dynamic behavior of this kind of machine when they are confronted to a variation in the external conditions such as (solar radiation, external temperature, cooling loads).Moreover, the analysis of the solar cooling system should take into account an energetic and a financial approach to predict all the energetic performances (solar fraction, coefficient of performance, thermal efficiency and exergetic efficiency…) and to optimize the size of the most important component which are the solar collector surface and the storage tank volume. A detailed assessment of these two parameters is investigated in the six climatic zones of Morocco and then it is generalized to nine African capitals in order to give a numerical tool to pre-sizing and optimizing the solar cooling system not only in Morocco but also in all Africa.
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Améliorations d’une chaîne de conversion de l’énergie solaire en électricité autonome en vue d’application dans les pays en voie de développement / Improvements in a solar energy conversion chain into electricity to stand-alone for application in developing countries

Tran, Cuong hung 22 January 2019 (has links)
Au Vietnam, plus d’un demi-million d’habitations n’ont pas d’accès à l’électricité. Elles se situent principalement dans des régions montagneuses ou sur des îles. Cependant, c’est un pays qui possède un grand potentiel en énergies renouvelables. Dans ce contexte, l’alimentation en électricité pour les sites isolés est une solution prometteuse en termes économique et environnemental. L’énergie solaire est la plus adaptée à l’alimentation en électricité des villages en raison d’un ensoleillement important et d’une maintenance relativement facile. Dans les systèmes de conversion d’énergie utilisant des sources d’énergies renouvelables, on utilise généralement des convertisseurs statiques simples. En effet, si l’on prend un système photovoltaïque, la poursuite du point de puissance maximale (MPPT) se fait à l’aide d’un convertisseur « boost » ou « buck-boost ». Ainsi, en cas de défaillance, le système est mis hors service. L’objectif de cette thèse est d’apporter des améliorations au niveau d’un système photovoltaïque autonome pouvant être utilisé dans un site isolé. Ainsi nous avons développé un algorithme de recherche du point de puissance maximale (MPPT) utilisant des convertisseurs DC-DC à trois niveaux (CBTN) permettant d’extraire le maximum de puissance d’un générateur photovoltaïque quelles que soient les variations climatiques (température, ensoleillement) ou de la charge. L’architecture à base de panneaux solaires associé à un système de stockage a nécessité la mise en place d’un superviseur flou afin de maîtriser la gestion des flux. Enfin, nous avons proposé une méthode de détection de défauts afin de gérer efficacement les cas de défaillance d’un élément du convertisseur multiniveaux. En effet, en cas de défauts, on doit pouvoir passer en mode dégradé pour pouvoir assurer un service proche du comportement nominal ou au moins minimal en attendant une maintenance corrective. / In Vietnam, more than half a million people do not have access to electricity. They are mainly in mountainous regions or on islands. However, this country has great potential for renewable energy. In this context, these sources of energy can be regarded as promising solutions both economically and environmentally for supplying electrical power. Solar energy is the most suitable to supply villages with electricity because of the plentiful solar radiation and relatively easy maintenance of the structures. In energy conversion systems using renewable energy sources, simple static converters are generally used. Indeed, if we explore a photovoltaic system, the maximum power point tracking (MPPT) is done using a boost or buck-boost converter. Thus, in case of failure, the system is simply switched off. The aim of this thesis is to make improvements to an autonomous photovoltaic system that can be used in an isolated site. Therefore, an MPPT algorithm using three-level DC-DC converters is developed to extract the maximum power of a photovoltaic generator, whatever the climatic variations (temperature, sunlight) or charge. The system’s architecture is based on solar panels associated with a storage system, which required the development of a fuzzy supervisor to control the flow management. Finally, we propose a fault detection method to efficiently manage the failure of a multi-level converter element. Indeed, if there is a fault, we must go into a degraded mode to provide a service close to normal or at least minimal functioning, pending maintenance.

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