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Etude théorique du cycle de Brayton irréversible avec régénération d’une centrale thermique à concentration solaire

D. Zebbar, S. Kherris, S. Mostefa, S. Horr and M. Guettaf

Centre universitaire El-Wancharrissi, Route de Bougara, BP.180, 38004, Tissemsilt, Algérie.

Abstract

Like many Arab and African countries, Algeria is now confronted without precedent with economic and energy challenges. These challenges will be accented with declining of oil and natural gas reserves. In these circumstances, the conservation of energy independence of the country and its economic and social prosperities in the near future are played now. In this context, the promotion of the renewable energies and in particular of the solar thermal sector is very promising. This work aligns with the same aforementioned objectives. It is devoted to the study of thermodynamics and irreversible regenerative solar Brayton cycle used for power generation. The cycle performance were analyzed for three different working fluids namely helium, air and carbon dioxide. It shows that the solar Brayton irreversible and regenerative cycle is more efficient with helium as the working fluid for low values of pressure ratios included between 3 and 5 and temperatures around 0.25. For the pressure ratio included between 9 and 13 and temperature ration above 0.3, the cycle is operational and more efficient with CO2 as working fluid.

Résumé

Tout comme beaucoup de pays arabes et africains, l’Algérie est confrontée dès maintenant à des défis économiques et énergétiques sans précédents. Ces défis vont être accentués avec le déclin des réserves de gaz naturel et du pétrole. Dans ces circonstances, la conservation de l’indépendance énergétique du pays et sa prospérité économique et sociale dans un avenir proche se jouent dès aujourd’hui. Dans ce contexte, la promotion de la filière des énergies renouvelables et plus particulièrement de la filière thermique solaire est très prometteuse. Le présent travail s’aligne sur les mêmes objectifs susmentionnés. Il est consacré à l’étude thermodynamique du cycle irréversible avec régénération de Brayton utilisé dans les centrales thermiques de production de puissance à concentration solaire. Les performances du cycle ont été analysées pour trois différents agents thermiques à savoir : l’hélium, l’air et le dioxyde de carbone. Il en ressort que le cycle de Brayton solaire irréversible avec régénération est plus performant avec de l’hélium comme fluide de travail avec les valeurs basses des rapports de pressions incluses entre 3 et 5 et de températures avoisinant 0.25. Pour les valeurs du rapport de pressions comprises entre 9 et 13 et les valeurs des rapports de températures supérieurs à 0.3 le cycle est opérationnel et plus performant avec du CO2 en qualité de fluide de travail.

Keywords

Brayton cycle - Concentrated solar power plant - Mechanical work - Regeneration - Working fluid - Pressure ratio.

Etude théorique du cycle de Brayton irréversible avec régénération d’une centrale thermique à concentration solaire
Texte intégral

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