Soutenance de thèse: Mousaab BENHAMMANE (28 octobre 2019)

Centre: UMR SPE

Projet: ENR

Discipline: Mécanique des fluides, Energétique, Thermique, Combustion, Acoustique - Mention: Energétique, Génie des procédés

Titre de la thèse: Développement d'un modèle opérationnel de puissance pour systèmes photovoltaïques à concentration (CPV)

Résumé vulgarisé:

La production d’électricité par conversion photovoltaïque (à partir de cellule en Silicium le plus souvent) est aujourd’hui bien connue ; l’utilisation de cellules multi jonction à haute performance est encore peu répandue. Ces cellules sont composées de trois couches de matériaux et permettent d’atteindre des rendements de l’ordre de 40%. Du fait de leur coût élevé, qui induit un marché de niche pour l’instant, ces cellules sont de la taille d’une tête d’épingle et associées à un système optique de concentration par lentille de Fresnel avec un facteur de concentration entre 500 et 1100 Soleils ; elles sont ensuite montées sur un suiveur de soleil très précis afin que les rayons solaires atteignent leur cible. La modélisation du fonctionnement de ces systèmes est très complexe car de nombreux paramètres météorologiques entrent en jeu dans le processus de conversion ; ces paramètres sont difficiles à mesurer, nécessitent une couteuse instrumentation et une maintenance contraignante. L’objectif de ces travaux est de développer un modèle opérationnel de puissance électrique utilisant des grandeurs d’entrée souvent mesurées et à disposition pour l’exploitant de la centrale solaire. Il pourra être utilisé comme un outil d’aide à la décision pour l’investisseur en lui fournissant une estimation précise de l’énergie productible sur le site d’installation envisagé. De nombreux modèles de la littérature, se distinguant par leur forme et  leurs grandeurs d’entrées, ont été testés. Trois sites d’expérimentation, différents d’un point de vue météorologique, ont permis de valider ces travaux : Le Bourget du Lac en Savoie, Ajaccio en Corse et Aigaliers en Occitanie ; ils disposent chacun d’un système photovoltaïque à haute concentration (CPV). Un modèle a été retenu du fait de ses performances, de sa simplicité de mise en œuvre et du faible nombre d’entrées ; il a été amélioré, puis corrigé et a montré qu’il était capable d’estimer la puissance produite par le système CPV avec une incertitude de l’ordre de 5%, tout à fait satisfaisante pour des systèmes d’une telle complexité. Ce modèle présente l’avantage d’être aisément utilisable et de ne nécessiter la connaissance que du rayonnement solaire direct, de la température ambiante et de la masse d’air atmosphérique traversée par le rayonnement solaire. Ce modèle pourrait être introduit au sein de logiciels de dimensionnement et d’estimation de la production photovoltaïque qui ne disposent pas aujourd’hui de code de calcul pour des systèmes photovoltaïques à haute concentration et basés sur la technologie multi-jonction.

La soutenance aura lieu le lundi 28 octobre à 14h, Salle de réunion du Centre Georges Peri, Vignola, Ajaccio

En savoir plus: Résumé scientifique