Récepteurs solaires à lit fluidisé : analyse thermo-mécanique d’un tube absorbeur en carbure de silicium

La technologie solaire à concentration (CSP) suscite un intérêt croissant en raison de son potentiel à produire l’énergie renouvelable à grande échelle. Pourtant, plusieurs concepts restent à développer. Le projet SiCSun vise à optimiser les systèmes CSP en intégrant un récepteur solaire tubulaire en carbure de silicium (SiC) utilisant un lit de particules fluidisées comme fluide caloporteur. Le SiC est choisi pour sa résistance thermique élevée, lui permettent de fonctionner au-delà de 1000∘^{\circ}C.

L’étude se concentre sur le comportement thermo-mécanique de ce récepteur. Le dispositif expérimental comprend un tube en SiC d’un mètre de long et 45 mm de diamètre interne, placé dans une cavité isolée exposée à un flux solaire concentré de 600 kW/m². Les particules fluidisées circulant à l’intérieur du tube assurent le transfert de chaleur. Deux scénarios seront testés pour la température d’entré des particules : température ambiante, et particules préchauffées à 300∘^{\circ}C. Les performances du SiC seront comparées à celles d’un autre matériau étudié précédemment.

Avant les essais, des simulations numériques sont réalisées avec Code-Aster/SALOME pour anticiper le comportement du matériau. Les premiers résultats montrent un déplacement d’environ 1 cm sous flux solaire intense, sans dépasser les limites élastiques du SiC, validant ainsi sa tenue mécanique. D’autres simulations sont menées en faisant varier des paramètres comme la température d’entrée, le débit de particules ou la répartition du flux solaire. Cette analyse paramétrique permet d’explorer différentes conditions opératoires pour mieux comprendre l’influence de chaque facteur sur le comportement global du matériau, en vue d’optimiser le protocole expérimental.

Work In Progress