تيبعشلا تيطارقميذلا تيرئاسجلا تيرىهمجلا
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
يملعلا ثحبلا و يلاعلا ميلعتلا ةرازو
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
رضخل همح ذيهشلا تعماج
-يداىلا
Université Echahid Hamma Lakhdar - El Oued
FACULTE DE LA TECHNOLOGIE
DÉPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES ET PETROCHIMIE LABORATOIRE GENIE DES PROCEDES (LGP)
THÈSE EN VUE DE L’OBTENTION D’UN DIPLÔME DE DOCTORAT (LMD)
Spécialité : PROCEDES ET ENERGIE
Intitulé
Présentée et Soutenue publiquement
Par :
MOKRANI Omar Ben Elkhettab
Le : 06/01/2021
Devant le jury composé de :
Laouin salah eddine MCA Université d’El oued Président Khelef Abdelhamid Pr Université d’El oued Examinateur Belakroum Rassim MCA Université d’Ouargla Examinateur Bechki Djamel Pr Université d’Ouargla Examinateur Ouahrani Mohammed redha Pr Université d’El oued Directeur de thèse Sellami Mohammed Hassane Pr Université d’Ouargla Co-Directeur de thèse Segni Ladjel Pr Université d’Ouargla Invité
Année Universitaire: 2020 – 2021
Cheminée solaire : applications et
perspectives dans le Sud Algérien
Sommaire
Remerciements Résume
Liste des tableaux
Liste des figures et des graphiques Nomenclature
Introduction générale 1
Partie théorique
CHAPITRE I : Ressources énergétiques renouvelables et leurs systèmes de production d’électricité
I.1. Introduction 6
I.2. Energie solaire 6
I.2.5. Avantages et inconvénients de l’énergie solaire 9 I.2.6. Captation de rayonnement solaire 10 I.2.7. Potentiel de l’énergie solaire 14 I.3. Energie géothermique 14 I.3.1.Potentiel de l’énergie géothermique 15
I.4. Energie éolienne 16
I.4.3. Potentiel éolien 18
I.5. Energie hydraulique 19
I.5.3.Potentiel de l’hydroélectricité 20 I.6. Energie de la biomasse 20 I. 6.1. Procédés de conversion de la biomasse en énergie 21 I.6.2.Potentiel de la Biomasse 21
I.7. Conclusion 22
Chapitre II : Revue bibliographique
II.1. Introduction 24
II.2. Chronologie de la centrale à cheminée solaire 24 II.3. Etudes analytiques et de simulation 26 II.4. Les études expérimentales 29 II.5. Systèmes de cheminées solaires hybrides et applications spéciales 31 II.6. Projets de centrale à chemines solaires 33
II.7. Conclusion 34
Chapitre III : Généralités sur les centrales à cheminée solaire
III.1. Introduction 36
III.2.Le concept de la centrale à cheminée solaire 36 III.3.Configuration de la centrale à cheminée solaire 38 III.3.1. Collecteur solaire 38 III.3.1.1 Rendement thermique du collecteur 40
III.3.2.Cheminée 40
III.3.2.1. Rendement de la cheminée 41 III.3.3.La turbine de production d'énergie 43 III.4. Système de stockage thermique d'énergie 44 III.5. L'effet des principaux paramètres sur les performances de la centrale à cheminée solaire 46 III.6. Avantages et inconvénients de la cheminée solaire 49
III.7. Conclusion 50
Chapitre IV : Généralités sur les modes du transfert thermique
IV.1. Introduction 52
IV.2. Conduction 52
IV.2.1. Loi de Fourier 53
IV.3.Convection 53
IV.4. Le rayonnement 57 IV.4.1.Principe de transfert de chaleur par rayonnement 57 IV.4.2.Définitions préliminaires 58 IV.4.3.Processus de réception d'un rayonnement par un corps 60 IV.4.4. Lois du rayonnement 61
Partie pratique
Chapitre V : Conception du prototype de la cheminée solaire
V.1. Introduction 65
V.2. Conception expérimentale 65 V.2.1. Conception du prototype et choix des dimensions 66
V.2.2. Cheminée 66
V.2.3. Collecteur solaire 68 V.2.4. Isolation absorbante 72
V.3. Système hybride 73
V.3.1. Conception de l'échangeur de chaleur 75 V.3.2. Dispositif de la source d'eau chaude 76 V.4. Les grandeurs mesurées pendant les expériences 77 V.5. Les appareils de mesure utilisés dans l’expérience sont 77 V.5. L’emplacement des thermocouples 78
Chapitre VI : Résultats et discussion
VI.1. Introduction 80
VI.2. Champ de température 80 VI.2.1 Distribution instantanée de la température 81 VI.2.2 Distribution quotidienne de la température 83 VI.3. L'influence des conditions climatiques 85 VI.4.Impact des matériaux de fabrication 90 VI.5. Effets dimensionnels géométriques 92 VI.6.Système d'hybridation: Eau géothermique / centrale à cheminée solaire 102 VI.6.1.Mesures pendant 24 heures 102 VI.6.2 Performance de la CCS pendant la journée 107 VI.6.3. Effet du débit d'eau géothermique 108 VI.6.4. Effet de la température d'entrée d'eau géothermique 109 VI.7. Etude économique du système 110 VI.7.1. La puissance théorique générée par la turbine 110 VI.7.2. Coût d’investissement total 111 VI.7.3. Tarification de l’énergie 112 VI.7.4. La rentabilité de système 113
Conclusion générale 115
Références bibliographiques 119
Annexes 128
