Chapitre V: Résultats et Interprétation
V.2 Comparaison: Simulation-résultats expérimentaux:
V.2.1 Variation du rayonnement solaire:
L’énergie solaire est fluctuante et instantanée. Pour simuler le fonctionnement ou le dimensionnement d'un système solaire il faut pour la région considérée, en l'absence de données expérimentales définir le profil des fluctuations à travers des modèles adéquats. Dans cette étude nous présentons les résultats obtenus à partir de modèles proposés.
Les figures qui suivent montrent la variation selon les modèles proposés du rayonnement solaire, direct, diffus et global en fonction du temps.
V.2.1.1 Variation du rayonnement direct (expérimental-modèles proposées):
Le rayonnement direct est défini comme étant le rayonnement provenant au sol sous un angle solide limité au seul disque solaire sans aucun intermédiaire et reçu sur une surface normale à l'axe de cet angle solide.
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Figure. V.1 : Comparaison: Rayonnement direct selon les modèles proposés et l’expérimental Généralement, les valeurs des énergies quotidiennes reçues sont celles du jour type du mois qui est, pour une grandeur donnée, le jour du mois qui se rapproche le plus de la moyenne mensuelle de cette grandeur.
Soit un mois de (n) jours, (j) un jour du mois et G(j) une grandeur qui est en fonction de (j).
La valeur moyenne de cette grandeur est définie par : G = 1 n
j 1
n
G(j)
R²1=0.874 R²2=0.874
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Le jour type du mois noté (J) est donc, tel que : | G - G (j) | soit minimum.
Ici les calculs sont faits pour les jours pour lesquels nous avons pu effectuer des mesures.
L'examen des courbes ci-dessus montre que les valeurs issues des deux modèles proposés sont très proches de celles enregistrées expérimentalement et que l'écart est acceptable. Cet écart est dans la plupart des cas inférieur à 10%.
V.2.1.2 Comparaison entre les résultats expérimentaux, modèles proposés et ceux issus du modèle de Kasten (rayonnement direct):
Nous présentons dans les figures qui suivent une comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux issus des modèles proposés et celui de Kasten; un modèle souvent utilisé pour prédire l'évolution du rayonnement solaire direct.
Figure. V.2a : Comparaison, modèles proposés - modèle de Kasten
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Figure. V.2b : Comparaison, modèles proposés - modèle de Kasten
Les courbes ci-dessus montrent bien que les valeurs issues des modèles proposés sont proches des valeurs expérimentales. A noter également que dans cette étude, nous ne présentons que quelque résultats des tests des calculs effectués et que pour la comparaison, d'autres modèles existants sont testés.
Figure. V.3 : Erreur relative entre les deux modèles proposés - expérimental
Les figures ci-dessus, montrent que dans tous les cas, l’erreur relative calculé entre les résultats issus de modèles utilisés et ceux expérimentaux ne dépasse pas 10%.
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V.2.1.3 Comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux issus des modèles proposés (rayonnement diffus):
Des études faites sur l'influence du rayonnement direct et diffus sur les performances des collecteurs solaires, ont montré qu'une sous estimation des rayonnements diffus n'est pas acceptable lorsque leur pourcentage est supérieur à 15%. Ceci s'explique par le fait qu'un fort pourcentage de diffus correspond à un faible éclairement énergétique et par la suite le peu d'énergie disponible est reçue par un capteur de rendement faible. La modélisation de cette part de rayonnement solaire est indispensable pour les études de caractérisation des sites. Ci-dessous une comparaison faite entre les modèles proposés et les tests expérimentaux.
Figure. V.4a : Comparaison, expérimental-modèles proposés
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Figure. V.4b : Comparaison, expérimental-modèles proposés
Les résultats obtenus montrent bien que les modèles proposés donnent des valeurs très proches de celles enregistrées. Ces modèles pourront servir pour prévoir l'évolution du rayonnement solaire diffus en l'absence de données expérimentales.
V.2.1.4 Comparaison entre les résultats expérimentaux, modèles proposés et ceux issus du modèle de Kasten (rayonnement diffus):
Figure. V.5a : Rayonnement diffus selon les modèles proposé et celui de Kasten
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Figure. V.5b : Rayonnement diffus selon les modèles proposé et celui de Kasten A partir de ces figures on peut conclure que les modèles proposés peuvent être utilisés pour prédire la variation du rayonnement solaire diffus et que certains modèles sous estiment cette quantité qui est considérable.
V.2.1.5 Variation du rayonnement global : Modèles proposé en fonction de l’humidité relative et la hauteur h du Soleil :
Dans la pratique on admet une variation sinusoïdale de l'éclairement global.
Pour les mêmes journées, nous présentons dans les figures qui suivent une comparaison entre l'évolution du rayonnement solaire global expérimental et celle issue du modèle tenant compte de l'humidité donné par l'expression suivante:
837 . 24 0
. 751 1 . 124 1
. 42 1 . 696
24 . 1 124
. 1
h H R
Gproposé r
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Figure. V.6: Comparaison, rayonnement global expérimental- modèle proposé
Ces figures montrent que le modèle proposé tenant compte de l'humidité relative traduit bien la variation du rayonnement solaire global. En effet les courbes sont pratiquement confondues. Ce modèle pourra servir pour prédire l'évolution du rayonnement solaire global.
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V.2.1.6 Comparaison, expérimental-modèles proposés :
Les courbes suivantes présentent pour quelques journées, une comparaison entre les valeurs expérimentales et celles issues des différents modèles:
Figure. V.7 : Comparaison, rayonnement global expérimental-modèles proposés Les flux solaires sont obtenus pour les jours clairs dans des conditions correspondant à un ciel sans nuage. Ce sont des flux réels obtenus à partir des tests précis, auxquels sont associées des températures de l'air ambiant, (figures ci-dessous).
Les résultats obtenus à partir des modèles proposés montrent que pour tous les cas, les modèles proposés donnent une estimation acceptable est peuvent être utilisés pour prédire l'évolution du rayonnement solaire global.
114 V.3 Variation de la température ambiante:
La conversion thermique de l'énergie solaire pour des applications telles que le séchage des produits agro alimentaires ou le chauffage des locaux, s'appuie sur les capteurs solaires utilisant l'air comme fluide caloporteur. L'air à l'entrée de ces systèmes est celui du milieu ambiant. Généralement les stations météorologiques ne fournissent que les valeurs minimale et maximale, ce qui n'est pas suffisant pour suivre son évolution du lever au coucher du soleil.
Dans la plupart des cas on se contente de la valeur moyenne. Ceci ne reflète pas la réalité et affecte l'exactitude des résultats. Le modèle proposé dans cette étude permet de décrire d'une façon acceptable la variation de la température ambiante. Il prend l'expression suivante :
max min
2 T
Tam T
Les courbes qui suivent montrent une comparaison entre la variation journalière de la température ambiante expérimentale et celle issue du modèle proposé: