Description des capteurs solaires

Soleil

Le soleil est une étoile, le seul du système solaire est plus proche de la terre, salumière met environ 8minutes à nous atteindre. La plus proche après elle est proximade centeure, située à 4,2 année lumière du soleil, donc la grande distance qui nous sépare de cette étoile fait que le soleil soit la seule étoile assurant la vie sur terre[1].Sur le plan humain, le soleil a une importance primordiale car il est à l’origine de la vie sur la terre, en lui fournissant d’énormes quantités d’énergie, qui permet la présence de l’eau à l’état liquide et la photosynthèse des végétaux.

Le soleil est déformé, pseudo-sphérique comparable à une immense boule de gaz très chaude qui se compose de 80% d’hydrogène et 19% d’hélium, le 1% restant étant un mélange de plus de 100 éléments, soit pratiquement tous les éléments chimiques connus[1][2].Bien que le soleil soit une étoile de taille moyenne, il représente à lui seul 99,9% de lamasse de système solaire qui est dominé par les effets gravitationnels de l’importante masse du soleil.

Energie solaire

Les conditions résidantes au cœur du soleil favorisent l’interaction des différents atomes d’hydrogène qui subissent une réaction de fusion thermonucléaire. Le résultat de ce processus, lorsqu’il se répète est la fusion de quatre noyaux d’hydrogène en un noyau d’hélium avec émission d’énergie sous forme de rayonnements gamma et X[1].Chaque seconde, 564 millions de tonnes d’hydrogène se transforment en 560 millions de tonnes d’hélium, cette différence de 4 millions de tonnes par seconde correspond à a différence d’énergie de liaison entre les protons d’hydrogène et ceux d’hélium donnant une énergie sous forme de rayonnement, estimée à 3.7.1026 j/s

Elle est universelle, sa densité de puissance maximale est de 1kW/m2 à midi parciel bleu sur toute la planète.x La densité de puissance maximale reçue au niveau du sol (1 kW/m2) est peu dense on parle alors d’énergie diffuse.x Elle est abondante, notre planète reçoit plus de 104 fois l’énergie que l’humanité consomme. Elle est intermittente et variable à cause de l’alternance du jour et de la nuit, des variations saisonnières et quotidiennes de l’ensoleillement. L’énergie reçue par une surface donnée n’est pas récupérable en totalité ceci est dû aux pertes d’énergie sous formes conductrice, convective ou rayonnante. Elle est propre.

Rayonnement

Il a longtemps été considéré que les échanges radiatifs étaient prépondérants à hautes températures, puisqu’en effet le flux émis par une surface est proportionnel à satempérature à la puissance quatrième. Cependant, même à température ambiante, les échanges radiatifs ne sont pas à négliger. Tout corps, dont la température est supérieure à °C, émet un rayonnement électromagnétique. Une des particularités de ce rayonnement dit « thermique » est qu’ilpeut se propager même dans le vide. Ainsi, que le soleil qui se situe à une distance considérable dans » vide spatial » nous procure une sensation de la chaleur.

Notation d’albédo

On appelle albédo « alb » la traction de l’énergie incidente diffusée par un corps lumineux, donc pour un corps noir parfait l’albédo est nulle, alors qu’il vaut 0,9 pour la neige fraîche 0,15 à 0,25 pour la mer en hiver. Le rayonnement réfléchi diffus repart dans l’atmosphère qui le rediffuse à nouveau partiellement dans le sol.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : Gisement Solaire
Introduction
1.Soleil
2.Energie solaire
2.1.Origine
2.2. Caractères particuliers
2.3. Captation
3.le rayonnement solaire
3.1.Rayonnement direct
3.2.Le rayonnement solaire diffus
3.3.Le rayonnement global
4.Rappel astronomique
4.1.Le mouvement de la terre autre du soleil
4.2.Repérage de la position du soleil
4.2.1. Le système équatorial
a.La déclinaison du soleil(į)
b.L’angle horaire (w)
4.2.2. Système horizontal
a.L’azimut du soleil(a)
b.La hauteur du soleil (h)
c.L’angle d’incidence (ș)
d.L’angle de réfraction (șr)
5.Temps solaire
6.Transfert thermique
6.1.Généralités :
6.2. Différents modes de transfert de chaleur
6.2.1.Conduction thermique [16]
6.2.2.Convection [16]
SOMMAIRE
6.2.3.Rayonnement [16]
7.Notation d’albédo [17]
CHAPITRE II : Description Des Capteurs Solaires
A Conservation ThermiqueIntroduction
1.Les différents types des capteurs solaires
1.1.Les panneaux solaires thermiques
1.1.1.Les capteurs à eau
a.Les capteurs non vitrés
b.Les capteurs plants vitrés
c.Les capteurs sous vides
1.1.2.Les capteurs à air
1.2.Les panneaux solaires photovoltaïques
2.Les différents composants d’un capteur solaire plan
2.1.Partie avant (Couverture)
a.Les différents types des couvertures
b.Le nombre de vitrage
2.2.Partie absorbante (Absorbeur)
2.3.Partie arrière (Isolant)
2.3.1.Isolants minéraux
2.3.2.isolants végétaux
2.3.3.Isolants organiques de synthèse
2.3.4.Isolant transparent (Aérogel de silice)
a.Préparation de l’aérogel de silice
b.Propriété générale du matériau
2.4.Le fluide caloporteur
3.Fonctionnement d’un capteur solaire plan
4.Les différents paramètres influant sur le rendement du capteur solaire plan : a. Les paramètres externes
5.Paramètres de position
6.Paramètres géométriques
7.Les différents modes de transfert thermique dans un capteur solaire
8.Les applications des capteurs solaires plans
CHAPITRE III : Bilan Énergétique
Introduction
1.Comportement du rayonnement dans un corps
2. Réflexion des radiations
3. Coefficient de transmission de vitre(IJ)
4.Effet des réflexions multiples :
5. Flux global reçu sur un plan horizontal
6. Flux global reçu sur un plan incliné
7.Calcul du produit transmissivité-absorption global (IJĮ)
8. Bilan énergétique
8.1. Rendement instantané du capteur
8.2. Rendement journalier du capteur
8.3.Rendement optique du capteur
8.4.La puissance thermique utile récupérée par le fluide caloporteur
8.5. Température de sortie du fluide caloporteur (ܶ௙௦)
8.6.Facteur de conductance du capteur (ܨோ)
8.7.Température moyenne du fluide caloporteur (ܶ௙௠)
8.8.Température moyenne de l’absorbeur (ܶ௉௠)
8.9.Evaluation des pertes thermiques
A.Coefficient de pertes vers l’avant
B.Coefficient des pertes vers l’arrière (ܷ௔௥)
C.Coefficient des pertes vers les cotés (ܷ௟௔௧)
9.Concept de coefficient des pertes vers l’avant
d’un capteur en aérogel de silice
9.1.Le coefficient de pertes par l’avant du capteur en aérogel de silice
CHAPITRE IV : Résultats et Analyses
Introduction
1.Les standards destinés aux tests des capteurs solaires
2.Caractéristiques des capteurs plans ontétudié
3.Interprétation des résultats
Conclusion Générale
Bibliographie