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THESE DE DOCTORAT Présentée à L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE MONASTIR Pour o

THESE DE DOCTORAT Présentée à L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE MONASTIR Pour obtenir le titre de DOCTEUR EN GENIE ENERGETIQUE par : Ahmed Ridha EL OUEDERNI Soutenue le / 0 / 2016 à Monastir devant le jury composé de : Mr ……………………………. Président Mr ……………………………. Rapporteur Mr ……………………………. Rapporteur Mr ……………………………. Examinateur Mr Sassi BEN NASRALLAH Directeur de Thèse Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir EVALUATION DU GISEMENT SOLAIRE AU GOLFE DE TUNIS – APPLICATION A LA FAISABILITE D’UN MINI CONCENTRATEUR SOLAIRE PARABOLIQUE LESTE A la mémoire de mon Père A la mémoire de mon frère A ma Mère. A celle qui s'est tant sacrifiée pour moi, qui a attendu tant d’années avec patience les fruits de ce travail… A ma femme Aida A mes enfants Nour , Yasmine et Mohamed Yassine A ma sœur, A mes frères, à leurs familles et enfants... A toute la famille EL OUEDERNI A tous, je dédis les fruits de toutes ces années d'études, de recherche et de travail. A Ah hm me ed d R Ri id dh ha a D Dé éd di ic ca ac ce e REMERCIEMENTS D’emblée, je dis qu’il n’existe pas de mot approprié dans le dictionnaire pouvant exprimer toute ma gratitude à toutes les personnes qui m’ont permis de réaliser cette œuvre. Tout d’abord, je remercie M. Sassi BEN NASRALLAH, Professeur à l'ENIM, d'avoir accepté de diriger cette thèse et suggéré le sujet de ce travail. Je tiens à lui exprimer ma profonde gratitude de m'avoir fait bénéficier de ses vastes connaissances et de sa riche expérience. Son contact au fil des jours a été pour moi une source constante de stimulation. Je lui dois d'avoir cristallisé mon intérêt pour le génie énergétique et rendu possible mes travaux de recherche dans ce domaine. Pour l’honneur qu’il me fait en jugeant mon travail et en présidant le jury de la soutenance, je remercie vivement monsieur le professeur ………………… Pour avoir accepté de rapporter ce travail, j’assure ma reconnaissance à monsieur ……………………. Que soient remerciés égalements les autres jurés ………………. , ………………….. , ………………………. Je suis particulièrement reconnaissant envers monsieur le professeur Jilani LAMLOUMI, qui m’a été d’un grand soutien directement ou indirectement tout au long de ce travail. J’adresse mes remerciements les plus vifs à monsieur Fethi ALOUI, ex. professeur à l’école de mines de Nantes du laboratoire GEPEA, et actuellement professeur à l’université de Valenciennes qui avait mis à ma disposition des outils de travail de qualité et m’a également soutenu tout au long des mes travaux de recherche. De mon entourage à la faculté des sciences de Tunis ( FST ) , je tiens à adresser mes remerciements les plus vifs à monsieur M. BOUTERRA qui m’a énormément soutenu au fil de ce travail ainsi que professionnellement. J’adresse un grand merci également pour les chercheurs et personnel du laboratoire LESTE de l’ENIM, à leur tête monsieur le professeur A. JEMNI, directeur du laboratoire pour tout le soutien et les efforts pour faciliter mon travail. De mon entourage également, je suis très obligé envers messieurs les professeurs A. GUIZANI , et FEU C. KERKENI ainsi que Feu A. FARHAT et tous mes ex-collègues du laboratoire de Recherche LPT et mes amis du laboratoire de recherche LEPT du centre de l’énergie du pôle technologique de Borj Cédria grâce auxquels j’ai bien apprécié les travaux de recherche, expositions, journées scientifiques et bien d’autres travaux que nous avions menés ensemble. J’adresse un grand merci à mes amis chercheurs avec lesquels j’ai collaboré tout au long de ce travail, en particulier M. BEN SALAH, A.W DAHMOUNI, T. MAATALLAH et S.ALIMI. Enfin, un grand merci à tous ceux qui m’ont aidé directement ou indirectement pour mener à bien ce travail. Nomenclature LESTE 2016 NOMENCLATURE Abréviation Signification Unité A,S Aire, surface m² Cp chaleur massique moyenne de l’eau durant la période de mesure J/kg K Qa Puissance absorbée /m² à la surface du capteur W/m² Qu Puissance utile/m² récupérée par le fluide W/m² Qp Puissance totale perdue/m² W/m² Qs Puissance stockée/m² sous forme de chaleur dans les éléments du capteur W/m² Gc Eclairement solaire global W/m² incident sur un plan W/m² H énergie radiative journalière interceptée par le capteur MJ Ta température ambiante °C  Inclinaison du capteur ° Η rendement énergétique - ηo rendement optique - ηth rendement thermique journalier du capteur - C Concentration géometrique idéale Φ densité du flux solaire (W/m2) Cp chaleur spécifique (J/(kg.K)) Φconc flux solaire concentré (W/m²) d, a diamétre d’ouverture de la parabole (m) Φincid flux solaire incident (W/m²) F distance focale (m) H profondeur de la parabole (m) H0 flux solaire hors stratosphère (W.m-2) H flux solaire global Φ conv flux solaire perdu par convection (W/m²) a,b,c,d Coefficients de régressions M masse du disque (kg) Φray flux solaire perdu par rayonnement (W/m²) Η Efficacité, rendement R rayon (m) T Température (°C, K) Nomenclature LESTE 2016 REP termes de pourcentage d'erreur relative z distance axiale (m) f distance focale (m) S surface, durée d’insolation (m2),h S0 surface, couverture d’ensoleillement journalier (m2),% Φ p densité du flux solaire instantanée mesurée par le pyranomètre (W/m2) Φ s densité du flux solaire instantanée reçue par le concentrateur (W/m2) λ conductivité thermique (W.m-2) δ angle de déclination (°) Indices g Géométrique a ambiante, absorbée C, conc Concentré conv Convection incid ray Incident rayonnement O Optique th Thermique p Pyranomètre Ahmed Ridha EL OUEDERNI EVALUATION DU GISEMENT SOLAIRE AU GOLFE DE TUNIS – APPLICATION A LA FAISABILITE D’UN MINI CONCENTRATEUR SOLAIRE PARABOLIQUE Thèse de doctorat en Génie énergétique - E.N.I.M – TUNISIE. Résumé Suite à un parcourt bibliographique concernant l’énergie solaire et son utilisation, ainsi que l’état de l’art des grands projets de par le monde quant à la technologie de CSP (Concentrated solar Power), une étude expérimentale du gisement solaire au golf de Tunis a été réalisée. Cette étude a mis en évidence le potentiel solaire considérable disponible du site et une modélisation conventionnelle du flux global a été réalisée avec une erreur maximale d’environ 14 %. Le modèle ainsi élaboré a été affiné par un second modèle moyennant la méthode d’Angstrom, ce qui a réduit l’erreur à 6 %. Dans le but de valoriser cette étude pratiquement, un prototype de concentrateur solaire parabolique de diamètre de polaroide de 2.2 m a été conçu, réalisé et expérimenté, ce concentrateur offre une très grande variété d’usage, il a été testé moyennant des disques simples comme récepteurs placés au foyer du concentrateur pour évaluer l’intensité du flux solaire ainsi que la température pouvant être atteinte au foyer qui a avoisiné quelques 500°C. Les résultats s’avèrent assez prometteurs. Mots clés : énergie, flux, gisement, solaire, concentrateur, parabolique Abstract Following a literature course on solar energy and its use, as well as state of the art large projects around the world about CSP technology (Concentrated Solar Power), an experimental study of the solar field in golf Tunis was performed. This study has highlighted the considerable potential available solar site and a conventional modeling the overall flow was performed with a maximum error of about 14%. The model proposed was refined by means of a second model by means Angstrom method, which reduced the error to 6%. In order to develop this study, a parabolic solar concentrator prototype with a diameter of 2.2 m was designed, built and tested, this hub offers a very wide range of use, it was tested by means of simple dishes as receivers placed at the focus plan of the concentrator to assess the intensity of the solar flux and the temperature which may occur. This temperature is around 500 ° C. The results are promising. Key words : energy, flux, potential, solar, concentrator, parabolic LESTE 2016 SOMMAIRE Introduction générale ........................................................................................................... 1 CHAPITRE I : .................................................................................................................. 4 E ET TU UD DE E B BI IB BL LI IO OG GR RA AP PH HI IQ QU UE E L L’ ’E EN NE ER RG GI IE E S SO OL LA AI IR RE E 1- L’énergie solaire, diverses formes et nature ............................................................. 5 1.1 - Généralités sur le soleil .................................................................................... 5 1.2 - Importance et effets de l’énergie solaire reçue par la terre et son atmosphère . 5 1.3 - Constante solaire ............................................................................................. 6 1.4 - L’énergie solaire est une énergie ‘ inépuisable ’ ............................................. 7 1.5 - Avantages et inconvénients de l’énergie solaire ............................................. 8 2- Rayonnements solaires : ............................................................................................. 8 2.1 - Caractéristiques du rayonnement solaire ......................................................... 9 2.2 - Les catégories du rayonnement solaire ............................................................ 9 3- Mouvement de la terre autour du soleil ................................................................... 10 4- systèmes de coordonnées ............................................................................................. 11 4.1 Coordonnées terrestres ........................................................................................ 11 4.2- Coordonnées horizontales ................................................................................. 12 4.3 - Coordonnées horaires ....................................................................................... 12 4.4 - Détermination de la position du soleil ............................................................... 13 5- Etat de l’art du solaire thermique ............................................................................... 15 5.1 Présentation de l’usage du solaire thermique ...................................................... 15 5.2. Intérêt porté par quelques groupes industriels au solaire thermique ................. 19 5.3. Centrales solaires à tour ...................................................................................... 21 5.4. Les différentes technologies de centrales à tour ................................................. 21 5.3.1. uploads/Science et Technologie/ bon-inclinaison-31.pdf