MODÉLISATION ET OPTIMISATION DYNAMIQUE D'UNE CENTRALE SOLAIRE THERMIQUE

JNES 2017

Chaque procédé industriel a une demande en énergie thermique qui lui est propre et qui évolue dans le temps. Lorsque l'intégration énergétique est possible sur le site de production, cette énergie peut être apportée par la chaleur fatale d'un autre courant mais elle est le plus souvent fournie à l'aide d'une chaudière. L'énergie solaire présente l'avantage d'utiliser des installations de tailles adaptables aux besoins d'un site industriel et de permettre à celui-ci de réduire ses émissions polluantes ainsi que sa facture énergétique. Le solaire thermique présente deux technologies de capteurs. Les capteurs sans concentration (capteurs plans, tubes sous vide) sont utilisés pour des applications inférieures à 120°C. Les capteurs avec concentration (cylindro-paraboliques, Fresnel-linéaires) permettent, quant à elles, de monter jusqu'à 400°C. Toutefois, l'intermittence de la ressource solaire ne permet pas à ces installations de fonctionner seules et un appoint conventionnel de chaleur est toujours nécessaire.

NEWHEAT est une jeune entreprise innovante ayant pour mission de développer, construire et exploiter des moyens de production de chaleur solaire à destination des procédés industriels. Une des innovations portées actuellement par l'entreprise consiste à utiliser des trackers pour orienter certains types de capteurs plans afin d'augmenter la production de chaleur mais également de répondre à des problèmes de surchauffe.

Afin de pouvoir proposer des tarifs toujours plus compétitifs, NEWHEAT a besoin de pouvoir prédire de manière précise la production de chaleur solaire qui sera effectivement livrée à ces clients. Pour cela, l'objectif de ce projet est de développer un outil de simulation modulaire et d'optimisation dynamique. Cet outil aura pour but de modéliser le comportement dynamique d'une centrale solaire thermique soumise à une ressource solaire et une courbe de charge variables. Il permettra de résoudre un problème d'optimisation dynamique qui mettra en évidence la trajectoire optimale des variables de fonctionnement (débits, températures, position du tracker ...) et/ou des variables de dimensionnement de la centrale (volume de stockage, taille de la centrale, ...) tout en minimisant/maximisant une fonction objectif pouvant être, par exemple, le coût de la chaleur vendue ou la part de chaleur solaire utilisée par l'industriel.

Mots Clés : Énergie solaire / Centrales solaires thermiques / Optimisation dynamique