Cogénération héliothermodynamique avec

ECOLE DOCTORALE
« Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés »
Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de
François, Veynandt
1er Décembre 2011, à 14h30
à l'Ecole des Mines d'Albi
Cogénération héliothermodynamique
avec concentrateur linéaire de Fresnel :
modélisation de l'ensemble du procédé
Résumé
Le concentrateur à miroir linéaire de Fresnel est une technologie solaire
thermodynamique prometteuse. La recherche est en pleine effervescence et les
premières applications industrielles voient le jour. Les applications vont de petites
unités de production (chaleur, froid, électricité) à des centrales électriques de
plusieurs dizaines de MW.
Ce travail de thèse établit un modèle global du procédé solaire, afin de mieux
connaître les performances du système dans son ensemble. Il s'agit d'un modèle en
régime permanent adapté à un pré-dimensionnement du système.
Le modèle comprend trois parties chaînées. Les transferts radiatifs dans le
concentrateur optique sont modélisés par une méthode statistique de Monte Carlo.
L'algorithme permet d'étudier finement toute configuration géométrique, notamment
grâce à la carte des flux absorbés sur le récepteur. L'outil de simulation utilise
l'environnement de développement EDStar. Le modèle thermique permet d'évaluer
de manière analytique la puissance thermique utile, les pertes et les profils de
température le long du récepteur (vitre, fluide, tube...). Le modèle thermodynamique
est simulé analytiquement à l'aide de Thermoptim.
L'application étudiée ici utilise l'air comme fluide caloporteur et de travail, qui
alimente ainsi directement un moteur Ericsson. Ce moteur développé au LaTEP est

prometteur pour de la cogénération à petite puissance (1 à quelques dizaines de
kWel). Le prototype de concentrateur à miroir linéaire de Fresnel, construit à l'Ecole
des Mines d'Albi, permettra de tester ce type de procédé.
La technologie étudiée peut aussi alimenter une centrale électrique ou un système
de cogénération dans l'industrie : électricité et chaleur de 100 à 250°C. L'hybridation
avec une autre source d'énergie (biomasse, gaz...) et le stockage thermique sont des
options clés à étudier. Pour optimiser la stratégie d'opération du procédé, une étude
des comportements dynamiques s'impose : un modèle systémique est alors une
approche très pertinente.
Mots-Clés:
Solaire Thermodynamique
Concentrateur Linéaire de Fresnel
Rayonnement
Transferts Thermiques
Cogénération
Modélisation
Etablissement d’inscription
Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse)
Composition du Jury:
Pr. Souad Harmand Rapporteur
Pr. Georges Le Palec Rapporteur
Pr. Gilles Flamant Membre
Dr. Bernard Thonon Membre
Pr. Richard Fournier Membre
M. Frédéric SIROS Membre
Dr. Jean-Jacques Bézian Directeur de thèse
Pr. Pascal Stouffs Directeur de thèse