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Conversion Thermodynamique de l’Energie Solaire dans des Installations de Faible ou de Moyenne Puissance : Réflexions sur le Choix du Meilleur Degré de Concentration

S. Bonnet, M. Alaphilippe, P. Stouffs

Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés, LaTEP, EA 1932, Université de Pau et des Pays de l’Adour, IUT des Pays de l’Adour, Département Génie Thermique & Energie, Avenue de l’Université, F- 64000 Pau, France Email : pascal.stouffs@univ-pau.fr Fax : + 33 (0)5 59 92 33 82

Résumé

Nous présentons d’abord un rappel sommaire de l’état de l’art des systèmes de faible ou moyenne puissance de conversion par voie thermodynamique de l’énergie solaire en énergie électrique. Les systèmes actuels sont essentiellement basés sur la technologie dite ’solar dish/Stirling’, qui utilise des moteurs Stirling à haute température et requiert donc une forte concentration de l’énergie solaire. Ces systèmes font appel à une technologie avancée et lourde, donc coûteuse. A l’autre extrême, il est possible de produire de l’énergie mécanique par des moteurs thermiques à très basse température, utilisant le rayonnement solaire non concentré. Nous montrons, à l’aide d’un petit modèle simple, que, du fait de la détérioration du rendement du capteur solaire avec la température, les systèmes à très forte concentration présentent, du point de vue énergétique, un intérêt limité. Un exemple de système sans concentration montre que ces derniers sont économiquement peu viables. La meilleure voie semble donc être celle des systèmes à concentration moyenne, conduisant à des niveaux de température de l’ordre de 250°C … 450°C. Il serait nécessaire de procéder à des études exergo- économiques complémentaires plus détaillées pour affiner cette assertion en fonction des applications visées.

Abstract

We present initially a summary recall of the state of the art of the systems of low or average power of conversion per thermodynamic way of solar energy into electric power. The current systems are primarily based on technology known as ’ solar dish/Stirling’, which uses Stirling engines at high temperature and thus requires a strong concentration of solar energy. These systems call upon a advanced and heavy technology, therefore expensive. With the other extreme, it is possible to produce mechanical energy by thermal engines at very low temperature, using the solar radiation not concentrated. We show, using a simple small size, that, because of the deterioration of the output of the solar collector with the temperature, the systems with very strong concentration present, from the energy point of view, a limited interest. An example of system without concentration shows that the latter are economically not very viable. The best way thus seems to be that of the systems with average concentration, leading to levels of temperature about 250°C... 450°C. It would be necessary to make complementary exergo-economic studies more detailed to refine this assertion according to the applications concerned

Mots clés

énergie solaire thermodynamique, concentration, Stirling, Ericsson.

1000. Conversion Thermodynamique de l’Energie Solaire dans des Installations de Faible ou de Moyenne Puissance : Réflexions sur le Choix du Meilleur Degré de Concentration
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