Modélisation du productible énergétique annuel de centrale solaire hybride PV-CSP - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2024

Modélisation du productible énergétique annuel de centrale solaire hybride PV-CSP

Résumé

Les centrales hybrides PV-CSP se définissent par la coopération de sous-systèmes photovoltaïques (PV) et thermodynamiques (CSP) pour convertir une même source d’énergie, afin d’améliorer l’efficacité de conversion et d’accroître la pilotabilité de la production électrique. Dans l’objectif d’évaluer la valeur ajoutée en terme de productible énergétique, nous étudions une centrale hybride PV-CSP utilisant un collecteur cylindro-parabolique ainsi que les sous- systèmes fonctionnant de manière autonome, notamment un système PV à suivi un axe, un système PV à concentration et un système CSP. Les centrales étudiées dépendent de plusieurs paramètres opératoires que sont la concentration géométrique, la température de fonctionnement et le niveau d’énergie de la bande interdite des cellules PV ainsi que la température cible du fluide caloporteur du système CSP. L’objectif de l’étude est de construire un modèle physique permettant de déterminer le productible énergétique annuel de ces centrales, puis d’identifier les conditions opératoires telles que les performances des centrales hybrides surpassent celles des centrales autonomes. En utilisant les données météorologiques d’Odeillo (dans les Pyrénées Orientales) et d’Atacama (région désertique du Chili), deux sites aux ressources solaires très différentes sont considérés. En particulier, la géométrie retenue est celle du collecteur Eurotrough, sur laquelle nous étudions la possibilité de positionner des cellules PV sur le réflecteur (architecture nommée PV Mirror) ou sur le récepteur (architecture nommée PV Topping). À partir des données météorologiques et de la position du soleil, nous déterminons les irradiances des rayonnements directs et diffus et leurs distributions spectrales, ainsi que les différentes pertes dues à la géométrie du collecteur. Ces calculs du rayonnement sont ensuite couplé à un modèle empirique de la thermique de l’absorbeur du CSP et au modèle de bilan détaillé en limite radiative des cellules PV. Dans ce contexte, une large gamme de valeurs des paramètres principaux définis précédemment a été identifié comme permettant une production énergétique supérieure à celle d’une centrale autonome similaire. Par rapport à une installation CSP, l’architecture PV Mirror amène à une augmentation du productible de 21% à Odeillo mais de seulement 9% à Atacama. Pour les deux emplacements étudiés, le PV Topping est l’architecture la plus performante avec une augmentation du productible relative à celle du CSP autonome de 29% et 26% aux emplacements d’Odeillo et d’Atacama respectivement. De futurs travaux auront notamment pour objectif d’adopter une autre approche temporelle afin d’éviter des effets de transition jour-nuit. De même, la prise en compte de la dépendance spectrale des propriétés radiatives des différents éléments optiques, et donc dans la thermique de l’absorbeur, est un objectif majeur pour l’amélioration de cette modélisation.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04630663 , version 1 (01-07-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04630663 , version 1

Citer

Zacharie Ménard, Mouna El-Hafi, Simon Eibner, Rodolphe Vaillon, Alexis Vossier. Modélisation du productible énergétique annuel de centrale solaire hybride PV-CSP. Journées Nationales de l'Energie Solaire, FédEsol, Jun 2024, Anglet, France. ⟨hal-04630663⟩
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