Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans une centrale photovoltaïque flottante : utilisation de la méthode des frontières immergées

Les centrales photovoltaïques flottantes (FPV) suscitent un intérêt croissant en raison de leurs avantages combinés : à savoir la production d’énergie renouvelable, le refroidissement des panneaux ou encore la réduction de l’évaporation. La modélisation de ces systèmes à l’aide de la mécanique des fluides numérique (CFD) présente des défis spécifiques, notamment pour capter avec précision les interactions entre les panneaux, l’air environnant et la surface de l’eau. La méthode des frontières immergées (IBM) offre une approche prometteuse dans ce contexte. Les IBM permettent de modéliser avec précision et de façon automatique des géométries complexes sans nécessiter la génération ou la déformation de maillages coûteux en temps ingénieur. Ceci est particulièrement avantageux pour les systèmes FPV, où la géométrie des panneaux et leurs interactions avec l’air jouent un rôle critique dans le transfert de chaleur, les performances aérodynamiques et l’efficacité globale du système. Cette approche sera utilisée pour simuler des phénomènes clés tels que le refroidissement convectif des panneaux, la perturbation du flux d’air et l’impact sur les taux d’évaporation de l’eau. L’objectif de ce travail est d’analyser, à l’échelle d’une centrale photovoltaïque, les échanges thermiques et massiques, et d’optimiser les conceptions des centrales FPV pour améliorer leur rendement énergétique et leurs bénéfices environnementaux. La méthode numérique sera mise en œuvre et validée par confrontation à des essais en soufflerie disponibles dans la littérature. Puis, un test de faisabilité appliqué au PV flottant sera présenté.

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