Amélioration des performances d’un panneau photovoltaïque-thermique refroidi par air en utilisant des générateurs de vortex et un modèle de contrôle prédictif économique

La performance d’un système Photovoltaïque/Thermique (PVT) est définie par deux principaux facteurs : la puissance électrique générée par le module Photovoltaïque (PV) et la puissance thermique extraite du module thermique. Pour augmenter la production globale d’énergie, des générateurs de vortex (VGs) ont été ajoutés pour intensifier les transferts convectifs et une stratégie de Modèle Economique de Contrôle Prédictif (EMPC) mise en place. Dans cette étude, des simulations volumes finis ont permis de déterminer les corrélations de pertes de charge et d’échanges nécessaires à la construction d’un modèle dynamique sous Dymola de PVT amélioré (avec VG). Celui-ci a ensuite été utilisé via Matlab/Simulink avec un contrôleur EMPC. Des simulations sont réalisées avec des journées types d’été et d’hiver dans le nord de la France, avec deux scénarios d’utilisation d’énergie : (i) sans récupération de chaleur (NHR) et (ii) avec récupération de chaleur (HR). Les résultats ont montré que lorsque l’on utilise un contrôleur EMPC avec un scénario de récupération de chaleur, le gain d’énergie augmente de 174 % et 234 % respectivement pour les cas de canal lisse standard et celui du cas amélioré avec générateurs de vortex.