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Soutenance de MENECEUR Redha

République Algérienne Démocratique Et Populaire

Ministère De L’enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique

Université 20 Août 1955- Skikda

Faculté De Technologie, Département De Génie mécanique

 

Option: Maintenance Industrielle

Thése présentée parMENECEUR Redha 

Thème: Contribution à l’étude et l’optimisation d’un système solaire hybride photovoltaïque-thermique (PV/T) 

Date de soutenance: Le **/**/****

 

Jury Composé De:

 

 Mr. Salim HADDAD

Maitre de Conférences ‘A’

 Président

Université  Skikda

Mr. Kamel KHOUNFAIS

Maitre de Conférences ‘A’

     Rapporteur

Université   Skikda

Mr. DjilaniBEN ATTOUS

Professeur

     Co-Rapporteur

Université Hamma Lakhdar‐El‐Oued

Mr. Hocine BEN MOUSSA

Professeur

     Examinateur

Université deHadj Lakhdar- Batna

Mr. Abderrezak METATLA

Maitre de Conférences ‘A’

     Examinateur

Université   Skikda

Mr. Ammar SOUKKOU

Maitre de Conférences ‘A’ 

     Examinateur

Université de Jijel

 

La soutenance aura lieu à la salle de soutenance, bloc Génie Civil

 

Résumé

 

 Le but de cette thèse est d'étudier numériquement les performances dynamiques d'une nouvelle implémentation du système PV/T, équipée d'un dispositif de refroidissement à caloduc en boucle et d'un appareil de chauffage d'eau moyennant une pompe à chaleur. Cette étude a été réalisée via un ensemble d'analyses thermo-fluides, et a permis de développer des modèles pour être simulés. Dans ce cadre, un bilan énergétique a été établi concernant le système PV/LHP considéré pour clarifier les processus de transfert et de conversion d'énergie associés. Outre l'analyse de la limite de transfert de chaleur du LHP, qui est requise avant l'étude du système intégré, la valeur maximale de transfert de chaleur du LHP a également été déterminée, la taille et la capacité des autres composants du système ont également été déterminées. Les résultats trouvés dans ce travail indiquent que les performances du système LHP étaient élevées, car il a une capacité élevée de pompage capillaire. De plus, son fonctionnement était robuste. La modélisation permanente du LHP est également discutée lorsqu'elle était basée sur les équations de conservation pour chaque composante du LHP. Afin de valider le modèle numérique, une comparaison par rapport aux résultats expérimentaux présents dans la littérature, a été faite. Le modèle simulé développé dans ce mémoire a pour but de prédire les performances dynamiques de différentes configurations de systèmes, de lignes et de conditions de fonctionnement à base de PV/LHP. En effet, nous nous sommes engagés à minimiser la résistance thermique existant entre la couche PV et l'absorbeur thermique par l'insertion d'une feuille revêtue d’alliage d'aluminium afin d’améliorer les échanges de chaleur. En outre, notre système photovoltaïque comprenant un panneau solaire et ABC-MPPT a été simulé et évalué, ce qui a montré des performances supérieures et a attiré beaucoup d'énergie, résultant en une réponse rapide aux changements de conditions de travail. De plus, nous avons appliqué une formule précise récente pour l'angle d'inclinaison du panneau PV/LHP afin de maintenir un angle d'incidence des rayons solaires aussi bas que possible pendant la journée. Les résultats de la simulation ont montré une bonne cohérence entre le présent modèle étudié et les résultats des simulations antérieures, en raison d'une amélioration significative des performances. Mots-clefs : Energie solaire, Photovoltaïque, Caloducs en boucle, Optimisation numérique.

 

ABSTRACT

 

The aim of this thesis is to numerically study the dynamic performance of a novel PV/T system implementation, equipped with a loop heat pipe cooling device and basedheat pump water heating. This study was carried out via a set of thermo-fluid analyzes, and allowed to develop models to be simulated. In this context, an energy balance has been established for the PV/LHP system considered to clarify the associated energy transfer and conversion processes. In addition to the analysis of the LHP heat transfer limits, which is required prior to the integrated system study, the maximum heat transfer value of the LHP was also determined, the size and capacity of the other components of the system have been determined. The results found in this work indicate that the performance of the LHP system was high because it has a high capacity for capillary pumping. In addition, its operation was robust. Permanent LHP modeling is also discussed when it was based on conservation equations for each LHP component. In order to validate the numerical model, a comparison with the experimental results present in the literature was carried out. The purpose of the simulated model developed in this manuscript is to predict the dynamic performance of different PV/LHP system configurations, lines, and operating conditions. Indeed, we are committed to minimize the thermal resistance between the PV layer and the heat absorber by inserting an aluminum alloy coated fin-sheet to improve heat exchange. Furthermore, our photovoltaic system including a solar panel and ABCMPPT was simulated and evaluated, which showed superior performances and a maximum amount of attracted energy, resulting in a quick response to changing working conditions. In addition, we applied a recent accurate formula for the tilt angle of the PV/LHP panel to maintain as low an angle of sunlight incidence as possible during the daytime. The results of the simulation showed a good coherence between the present model studied and the previous simulations results, owed to the significant performances improvement. Keywords: Solar energy, Photovoltaic, Loop heat pipe, Numerical Optimization.

 

 الملخص

 

الملخص الهدف من هذه األطروحة هو دراسة عددية لألدا الدياممكي لتصمكم نظمم T/PV ،مع جهمز تبريد بمستعممل األنمبك الررارية الرلقكة مع مضخة حرارية لتسخكن المكمه بمستغالل الررارة الملقمة. وقد أجريت هذه الدراسة من خالل مجموعة من الترلكالت الررارية السوائل، وسمرت بتطوير نممذج للمرمكمة. وف هذا السكمق، أنجزت توازنمت للطمقة لالنظمة اليهروضوئكة/األنمبك الررارية الرلقكة )LHP/PV )المدروسة لتوضكح عملكمت انتقمل الطمقة والترويالت المرتبطة بهم. بمإلضمفة إلى ترلكل لترديد حدود انتقمل الررارة لاظمم LHP، كمم تم أيضم ترديد الرد األقصى لقكمة نقل الررارة من LHP وتم ترديد حجم وقدرة الميونمت األخرى للاظمم. وأظهرت نتمئج هذه الدراسة أن أدا نظمم LHP مرتفع ألنه يتمتع بقدرة عملكة على الضخ بواسطة الخمصكة الشعرية. وبمإلضمفة إلى ذلك، كمن عملهم دقكقم. كمم نمقشت مختلف نممذج LHP المستعملة عاد استغالل هذه التقاكة. ومن أجل الترقق من صرة الاموذج العددي، أجريت مقمرنة مع الاتمئج التجريبكة. والغرض من الاموذج المرمكى ف هذه المذكرة هو التابؤ بأدا مختلف تيويامت الاظمم LHP/PV وخطوط وظروف التشغكل. ف الواقع، مع اخذ بعكن االعتبمرالرد من المقمومة الررارية بكن طبقة PV و نظمم LHP عن طريق إدراج سبمئك األلوماكوم المغلفة كسطح ممتد نمقل لترسكن التبمدل الرراري. وبمإلضمفة إلى ذلك، فمن نظمم اليهروضوئكة ف لوحة للطمقة الشمسكة قد خضع للدراسة بمستخدام خوارزمكة مملية الارل (ABC ،(وقد أثبت أنه أكثر نجمعة وأكثر كفم ة ممم اعطى أدا أفضل وكمكة أقل من استهالك الطمقة. وبمإلضمفة إلى ذلك، لديام صكغة حديثة لزاوية المكل للوحة LHP/PV للرفمظ على امثل زاوية الورود الممياة خالل الاهمر. وأظهرت نتمئج المرمكمة اتسمقم جكدا بكن الاموذج الرمل ونتمئج المرمكمة السمبقة.

كلمات مفتاحية : طمقة شمسكة، كهروضوئكة، االنمبك الررارية الرلقكة، االمتثمل العددي

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