Concentrateur solaire - Comparaison CLFR vs. Cilindro-parabolique

De la physique du concentrateur à la rentabilité économique : performances thermiques, données météorologiques moyennes, prévisions de production, soft de pilotage du CS....
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Concentrateur solaire - Comparaison CLFR vs. Cilindro-parabolique

Messagepar HugoF » Mer Nov 26, 2014 7:31 pm

Concentrateur solaire - différentes géométries
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**Concentrateurs linéaires**


*Concentrateurs Cilindro-paraboliques (ou Parabolic trough)*
C'est le modèle sélectionné par Soleil-Vapeur et par ZenmanEnergy...
http://fr.wikipedia.org/wiki/Miroir_cyli...arabolique
http://en.wikipedia.org/wiki/Parabolic_trough
http://jean.boubour.pagesperso-orange.fr/ (soleil vapeur)
http://www.zenmanenergy.org/

*Concentrateurs de Fresnel linéaire*
Le mirroir parabolique nécessaire pour focaliser la lumière est remplacé par plusieurs mirroirs plans orientés de manière à simuler un mirroir parabolique.
http://en.wikipedia.org/wiki/Compact_lin..._reflector
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_therm...chnologies


**Concentrateurs ponctuels**

*Concentrateurs paraboliques (ou Parabolic dish)*

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_therm...sh_designs


*Concentrateurs de Fresnel paraboliques *
La parabole est remplacée par plusieurs éléments de mirroirs plans. C'est ce principe qui est commun aux fours solaires, héliostats, mais aussi micro-fresnel-paraboliques (comme SolarFire).
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_therm...er_designs
http://www.gosol.org/Technology

**Solaire thermique non concentré**


- chauffe-eau solaire (http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_therm...ollectors)
- Tour ou cheminée solaire (http://fr.wikipedia.org/wiki/Tour_solair...C3%A9e%29)
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Re: Concentrateur solaire - Comparaison CLFR vs. Cilindro-parabolique

Messagepar HugoF » Mer Nov 26, 2014 7:48 pm

Points de comparaison entre les deux géométries dans différents domaines.
Discutons et jetons les idées sur la table puis documentons nos remarques et essayons de les chiffrer.

Domaines :
- coûts et complexités
- performances : efficacité de concentration, température, puissance/m²,

coûts :
CLFR pièces plus simples (mirroirs plans, contraintes mécaniques plus faibles structure moins robuste...)
mais pièces plus nombreuses (plusieurs axes et plusieurs moteurs) et complexité plus élevée du tracking solaire (tracking + focalisation)
fabrication moins chère mais usage plus complexe/cher ??

CLFR moins d'heures de soleil par jour ? (grands angles d'incidence -> pas d'inclinaison possible ? ou avec un système mécanique spécial ?)

performances:
CLFR focalisation moindre (mais moins cher ?) -> plus grande surface nécessaire pour l'absorbeur -> à puissance égale, température moins élevée
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Re: Concentrateur solaire - Comparaison CLFR vs. Cilindro-parabolique

Messagepar HugoF » Mer Nov 26, 2014 7:50 pm

Le mirroir parabolique est une pièce complexe qui s'oppose à l'idée de reproductibilité en tout lieu et de DIY.

La comparaison est donc plutot entre le Fresnel Linéaire et le Fresnel parabolique (nommé aussi tour solaire ou heliostat).

CLFR vs. Fresnel parabolique :
Le ponctuel ne favorise pas l'extraction de la chaleur depuis la chaudière ponctuelle : beaucoup de longueur de tuyaux par rapport à la zone de chauffe.
le linéaire semble favoriser le caractère modulaire (concentrateurs en parallèle ou série + connection à usages de sortie variés plus transparente)

Fresnel parabolique a plus de degré de liberté (2 angles) et beaucoup plus de mirroirs (10 contre 100) donc autant de moteurs, de design de mobilité (structures) et de nécessités logicielles...
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Re: Concentrateur solaire - Comparaison CLFR vs. Cilindro-parabolique

Messagepar HugoF » Mer Nov 26, 2014 7:54 pm

Thèse François Veynandt (http://cloud.osefrance.org/index.php/ap ... 20Research)

p.38 : tableau comparatif coût/état de l'art/ besoins et contraintes/ fluide thermique/ etc.

p57 : paragraphe "avantages du LFR comparé aux cylindro-paraboliques" :
"Le développement des centrales à concentrateur cylindro-parabolique est plus avancé. Cependant,
les concentrateurs linéaires de Fresnel présentent plusieurs avantages.
Le concept LFR est plus simple. Il permet l’utilisation de miroirs plans, plus faciles à fabriquer. Il
suffit de les déformer élastiquement, par un système mécanique, pour obtenir la légère concentration
nécessaire. La moindre prise au vent du concentrateur permet une structure plus légère. Le système
de suivi se contente alors de moteurs plus petits. La ligne focale est fixe. Ainsi le récepteur n’est
pas mobile, ce qui évite l’utilisation de connexions flexibles. Le montage de l’ensemble du champ
solaire est également facilité. L’espace est mieux utilisé, car 70% du sol peut être couvert de
miroirs. Du fait de la distance entre deux lignes de cylindro-parabolique la surface de miroirs ne
correspond qu’à seulement 30% du sol. Une grande partie de la centrale est composée d’éléments
de technologies simples “low tech”. La centrale peut facilement être construite sur place, avec les moyens disponibles localement et souvent des bas coûts de main d’oeuvre. En définitive, les coûts
de construction d’une centrale LFR sont plus faibles que ceux d’une centrale PT.
La maintenance est plus aisée, notamment le nettoyage des miroirs, qui peut même être automatisé
(voir section 3.2).
La technologie LFR est facilement transposable à différentes échelles. La conception est modulaire.
Une fois l’unité de base mise au point, elle peut s’appliquer de la dizaine de kW à la centaine
de MW. La production des composants est facilement automatisable. Ainsi, le développement à
grande échelle de la technologie pourra être rapide."

Principales limites du LFR
Le système optique est intrinsèquement moins bon qu’un système cylindro-parabolique optimal.
Le concentrateur de Fresnel est donc handicapé par une optique un peu moins performante. Mais
la technologie est encore jeune par rapport au PT, la comparaison n’est donc pas évidente.
En exploitation, le système LFR a tendance à fonctionner moins longtemps la journée, mais
plus fort : il démarre plus tard le matin et s’arrête plus tôt l’après-midi. Pour une surface égale de
miroirs, il délivre une puissance plus élevée en milieu de journée. Le cylindro-parabolique produit
selon une courbe plus répartie sur la journée. Cette caractéristique de production doit être bien
prise en compte dans le dimensionnement et les stratégies de contrôle d’un système LFR [10, 41].
Dernière édition par HugoF le Mar Fév 10, 2015 4:15 pm, édité 1 fois.


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