Modélisation et commande d'un procédé thermochimique à lit fluidise soumis à une source de chaleur fluctuante : Application à la décarbonation de la dolomie par voie solaire

Abstract

L’étude présentée dans cette thèse est consacrée à la modélisation et au contrôle optimal boucle de transformation thermochimique d’un solide, à haute température (500 °C à 1000 °C). Le procédé dont le noyau est constitué par un réacteur à lit fluidisé bidimensionnel est soumis à une source énergétique variable dans le temps : le soleil. L’étude expérimentale effectuée sur le comportement thermique du réacteur placé au foyer du four solaire de 50KW de MontLouis a permis de montrer que l’efficacité thermique nominale du réacteur est de l’ordre de 70% pour une température moyenne du lit de 900 °C. Un modèle de comportement du réacteur en régime permanant et en régime dynamique a été établi. Les différents termes de ce modèle sont issus de données bibliographiques ou expérimentales. Les prédictions du modèle concordent bien avec le comportement thermique du réacteur. Le problème global de la commande a été séparé en deux études : - L’une statique permettant, à partir de la résolution du modèle en régime permanent de définir la valeur optimale du débit de dolomie, des températures et du taux de réaction assurant une production maximale de dioxyde de carbone pur et de chaux. - La seconde étude a permis de montrer, par simulation des variations échelons de la puissance solaire incidente, qu’une loi de commande du type "tout ou rien" avec temporisation assure un passage satisfaisant entre deux régimes nominaux.