DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE .departement de genie mecanique memoire presente en vue de l’obtention

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  • 1

    BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITYUNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA

    FACULTE DES SCIENCES DE LINGENIEURDEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

    MEMOIREPRESENTE EN VUE DE LOBTENTION DU DIPLOME DE MASTER

    INTITULE

    DOMAINE : SCIENCES ET TECHNIQUES

    FILIERE : MASTER GENIE MECANIQUE

    SPECIALITE : ENERGETIQUE & ENVIRONNEMENT

    PRESENTE PAR : KHADRAOUI ZAKARIA

    DIRECTEUR DU MEMOIRE : MERZOUG BACHIR

    DEVANT LE JURY

    PRSIDENT : MR. MERZOUG BACHIR

    EXAMINATEURS : Pr. SARI M/RAFIKDr. MECHIGHEL FARID

    MR. KADRI SALIM

    Anne : 2017

    Etude dune centrale solaire thermique

  • 2

    Je remercie tout dabord Dieu le tout puissant qui nous claire

    le bon chemin.je souhait remercier galement Monsieur

    MERZOUG BACHIR pour son encadrement efficace .ses

    conseille prcieux et sa patience Je remercie toute personne

    mayant aid de prs ou de loin laboutissement de ce travail.

  • 3

    Rsum :

    La plus grande ressource dnergie techniquement accessible sur la plante est disponibledans les rgions dsertiques. Nous allons tudier plus particulirement lnergie solaire quipermet de rcuprer la chaleur du rayonnement solaire au sein dun fluide, cela par laconversion de lnergie noble (nergie solaire) en nergie thermique par la mise en uvre descapteurs solaires thermiques. Les centrales thermiques solaires sont idales pour produire dellectricit de manire sre. Une importance particulire est en train dtre accorde larecherche dans le domaine des nergies renouvelables, ceci pour plusieurs causes qui peuventtre principalement rsumes, dune part, en la croissance accrue de la demande mondiale ennergie conventionnelle et ses problmes dapprovisionnement, et dautre part, en llvationde son cot et la pollution quelle provoque. Leau, le soleil, le vent, les vgtaux, les mares,la chaleur de la terre peuvent fournir de lnergie propre qui favorise un dveloppementdurable.

    Abstract:

    The largest resource of technically accessible energy on the planet is available in the desertregions. We will study more particularly the solar energy which makes it possible to recoverthe heat of the solar radiation within a fluid, this by the conversion of the noble energy (solarenergy) into thermal energy by the use of the solar thermal collectors. Solar thermal powerplants are ideal for generating electricity safely. Particular importance is being given toresearch in the field of renewable energies for several reasons which can be mainlysummarized, on the one hand, in the increase in global demand for conventional energy andits problems And on the other hand, by raising its cost and the pollution it causes. Water, sun,wind, plants, tides, the heat of the earth can provide clean energy that promotes sustainabledevelopment

  • 4

    Nomenclature

    Symbole Dsignation UnitI0 Constante solaire W/m2Mf Dbit massique Kg/sC Concentration -F Distance focale mI Inclinaison () degrWl Angle horaire du lever En heureI Rayonnement direct sur plan

    horizontalW/m2

    D0 Rayonnement diffus sur planhorizontal

    W/m2

    G0 Rayonnement global sur planhorizontal

    W/m2

    Di Rayonnement diffus sur planinclin

    W/m2

    S Rayonnement direct sur planinclin

    W/m2

    G Rayonnement global sur planinclin

    W/m2

    H Hauteur du soleil () degr

    A Azimut () degr

    Tl Coefficient de troubleatmosphrique

    -

    BA Coefficient dangstrm m

    N Nombre de miroir -

    (Si, i) Lclairement direct sur unplan inclin

    W/m2

    (Gi, i) Lclairement global sur unplan inclin

    W/m2

    Z Altitude m

    Dclinaison () degr

    Angle dincidence () degr

    1 Orientation () degr

  • 5

    Liste des figures :

    Figure 1 : le noyau du soleil ...............22

    Figure 2 : collecteurs paraboliques 33

    Figure 3 : La centrale tour Thmis (France).34

    Figure 4 : La centrale SEGS (Californie)35

    Figure 5 : Image de synthse de la future tour Buronga..36

    Figure 6 : satellite solaire.37

    Figure 7 : Deux prototypes de voitures solaires mis au point par des universitsamricaines..38

    Figure 8 : bateau solaire...39

    Figure 9 : avion solaire.39

    Figure 10 : irradiation solaire moyenne... 43

    Figure 11 : Coordonnes gographiques..44

    Figure 12 : Coordonnes horizontales..45

    Figure 13 : irradiation globale, diffuse, directe normale et globale inclinecollect par la station radiomtrique Ghardaa en 2004 ..49

  • 6

    Liste des tableaux

    Tableau 1: carte didentit du soleil . ..21

    Tableau 2: puissance pv installe au 31/12 MWc dans 15 pays les plus quipsen PV .28

    Tableau 3: Estimation du numro du jour de lanne..48

    Tableau 4 : Caractristiques miroir solaire migo....51

  • 7

    SommaireIntroduction gnrale ..09

    Chapitre01

    Les Energies renouvelables

    Introduction.10

    Historique..10

    Dfinition des nergies renouvelables..11

    Les diffrents types dnergies renouvelables.12

    Les avantages dnergies renouvelables..14

    Les inconvnients dnergies renouvelables15

    Nuisances et pollutions16

    Impact sur le rchauffement climatique...16

    Le Cot

    Situation actuelle (ensemble des nergies renouvelables)

    . Dans le Monde.17

    . En lAlgrie .19

    Conclusion ...19

    Un il sur lavenir....20

  • 8

    Chapitre02 :

    Energie solaire

    Introduction 21

    Le soleil ..21

    Historique ...22

    Dfinition de lnergie solaire 24

    Les diffrents types dutilisation de lnergie solaire 24

    Les avantages et les inconvnients de lnergie solaire .26

    Aspect conomique. 26

    Energie solaire dans le monde 27

    Energie solaire en lAlgrie 29

    Leffet sur lenvironnement.... 30

    La recherche ... 31

    Conclusion.. 31

  • 9

    Chapitre 03Les centrales solaires thermiques

    Introduction.32

    Dfinition dune centrale solaire ....32

    Les diffrentes centrales solaires.33

    Les projets dexploitation de lnergie solaire ... 35

    Lnergie solaire dans le transport ..37

    Le stockage de l'nergie ..39

    Aspects conomiques..40

    Cots de production 40

    Installations ralises et projets ..41

    Conclusion ..42

  • 10

    Chapitre 04

    Les diffrents calculs dans une centrale solaire thermique

    Introduction 43But de travail ..43Le rayonnement solaire ..44

    I. Paramtre de position ...44a. Les coordonnes gographiques ..44b. Les coordonnes horaires.44c. Les coordonnes solaires locales..45

    II. Calcul des irradiations solaires directe, diffuse et globale 46a. La dclinaison ()..46b. La hauteur (h)46c. Lazimut (a)...46d. La dure du jour (DDJ)..46e. La distance optique (mh)...46f. Facteur de trouble de linke(Tl)..47g. Lclairement diffus (Do) sur un plan horizontal..47h. Lclairement global (Go) sur un plan horizontal.47i. Lclairement diffus (Di) sur un plan dinclinaison (i).47j. Lclairement direct (I) sur un plan horizontal.48k. Lclairement direct (S) sur un plan inclin..48l. Lclairement global (G) sur un plan inclin.48

    III. Estimation du numro du jour de lanne..48

    Caractristique miroir solaire migo..51

    Dtermination du nombre des miroirs..52

    Conclusion52

    Conclusion gnrale .54

    Rfrences 55

  • 11

    Introduction gnrale

    La production d'nergie est un dfi de grande importance pour les annes venir. En effet,les besoins nergtiques des socits industrialises ne cessent daugmenter. Par ailleurs, lespays en voie de dveloppement auront besoin de plus en plus dnergie pour mener bien leurdveloppement. De nos jours, une grande partie de la production mondiale dnergie estassure partir de sources fossiles. La consommation de ces sources donne lieu desmissions de gaz effet de serre et donc une augmentation de la pollution. Le dangersupplmentaire est quune consommation excessive du stock de ressources naturelles rduitles rserves de ce type dnergie de faon dangereuse pour les gnrations futures.Pousse par un contexte favorable (volont politique, intrt conomique...), la productiondcentralise se dveloppe dans de nombreux pays. L'observation des programmes derecherche et du dveloppement, des oprations de dmonstration actuellement en coursmettent en vidence un dveloppement commercial dans les prochaines annes de petitsmoyens de production infrieurs 100 kW comme les systmes photovoltaques, les microturbines gaz associes diffrents systmes de stockage tels que les batteriesd'accumulateurs, les super condensateurs ou le stockage inertiel. Un dveloppementsignificatif de ce type de production entranerait un foisonnement important du pointd'injection de puissance sur les rseaux basse tension de nature y gnrer des difficultsd'exploitation.Le soleil fournit une nergie lumineuse grandiose la Terre. Mais le problme rside dans lefait que la forme sous laquelle nous recevons lnergie nest pas ncessairement celle souslaquelle cette nergie est utilisable. Cest pourquoi, nous devons utiliser des processus deconversion de lnergie. Par exemple, les cellules solaires photovoltaques permettent deconvertir lnergie lumineuse du soleil en nergie lectrique.La diminution des sources nergtiques traditionnelles telle que (ptrole, gaz..) due uneutilisation croissante, entrane que ltude des nergies renouvelables met une importancecruciale pour les annes venir. Les nergies renouvelables dactualit sont de plusieurs typestels que : Hydraulique, chauffage solaire actif, olienne, gothermique, photovoltaque,biomasse ...etc.Dans ce contexte gnral, notre tude sintresse la filire de lnergie solaire dans le but deconcevoir une centrale thermique pour une ville de notre pays de 100000 habitants au sud.

  • 12

    Chapitre 01 : les nergies renouvelables

    Introduction :

    Les nergies renouvelables sont des