Objectif de la thèse :
Les systèmes hybrides d'énergie renouvelable (HRES) combinent plusieurs systèmes d'énergie renouvelable et constituent une solution intéressante pour la production décentralisée d'énergie renouvelable. L’objectif de cette thèse est d’analyser l’efficacité énergétique d’un système solaire géothermique hybride. Cette analyse nécessite d’identifier les paramètres déterminants du système solaire PV/T et du système géothermique liés au fonctionnement de la synergie énergétique des deux systèmes et de développer une méthode de dimensionnement et un algorithme de contrôle afin d’optimiser et de préserver cette synergie.
Description des tâches :
1. Dans le premier volet de ce projet doctoral, une étude expérimentale sera menée sur la plateforme géothermique existante à Université de Strasbourg. Des capteurs PV/T seront installés et couplés avec le système géothermique à eau de la plateforme. Nous envisagerons d’étudier le fonctionnement du couplage capteurs PV/T et système géothermique à travers deux aspects :
- Stockage d’énergie inter-saisonnier
Stockage de la superproduction thermique du système PV/T pendant la période estivale par le système géothermique. Cette énergie thermique stockée va être restituée dans la période hivernale afin d’améliorer la performance thermique du système des capteurs solaires
- Geo-cooling du système PV/T
Utilisation de l’échangeur eau/sol du système géothermique pour optimiser le refroidissement des cellules PV afin d’améliorer leur rendement et augmenter leur durabilité.
2. Dans le deuxième volet de ce travail, basé sur les données issues de l’étude expérimentale, une étude numérique sera réalisée. L’accent de cette partie d’étude sera mis sur deux points :
- Modélisation numérique du couplage du système PV/T et le système géothermique
En utilisant les paramètres géométriques des deux systèmes couplés et les propriétés thermophysiques des matériaux utilisés dans ces systèmes, un modèle numérique sera développé pour reproduire le fonctionnement du couplage des deux systèmes. Le modèle numérique sera validé par les mesures réalisées dans le premier volet du projet.
- Etude d’optimisation des paramètres des système et du fonctionnement
En utilisant le modèle numérique développé et validé du couplage PV/T-géothermique, une étude d’optimisation sera menée pour trouver les paramètres des deux systèmes qui permettent d’atteindre la meilleure synergie énergétique. Enfin, différentes charges thermique et électrique d’utilisation ainsi que différents scénarios météorologiques seront appliqués au modèle afin de trouver l’algorithme de contrôle qui préserve la synergie énergétique du couplage des deux systèmes.
Jian LIN