Modélisation et optimisation d'un système solaire de production d'air chaud : Application au séchage des matériaux argileux et au chauffage des bâtiments
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Faculté des Sciences et Techniques - Fès
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En raison de la variabilité et l’intermittence de l’énergie solaire thermique, son
intégration à l’échelle industriel dans des processus complexes comme le séchage
des matériaux argileux nécessitant un contrôle rigoureux des conditions de
fonctionnement demeure compliqué. De plus, la structure particulière du secteur
industriel représente un obstacle important au déploiement de cette source
d’énergie renouvelable. Dans cette thèse, nous avons modélisé et optimisé les
différents composants d’un séchoir industriel pour les matériaux argileux basé sur
un système solaire thermique avec stockage qui semble une alternative
prometteuse et durable aux générateurs conventionnels de l’air chaud industriel.
Dans cette étude, nous avons procédé à la modélisation et l’optimisation des
performances thermiques de chaque élément du séchoir solaire, en se basant sur
différentes fonctions objectives notamment la température de séchage, la perte
de charge et le taux d’humidité dans le matériau à sécher. Une optimisation
technico-économique du système complet via TRNSYS a été accomplie en visant
la maximisation de l’économie annuelle du cycle de vie. D’après l’analyse
approfondie du coût de cycle de vie du système de séchage étudié, on a montré
que le design optimal assure une fraction solaire moyenne annuelle d’environ
69% ce qui permet d’assurer une économie annuelle du coût de cycle de vie
(ALCS) de 9770 USD et une économie d’énergie brute de 218,16 MWh. Ainsi,
l'optimisation du système peut générer une réduction de 10,6% du coût
d’investissement initial avec un retour sur investissent de moins de 6 ans, une
augmentation de 7,6% dans l’économie annuelle du cycle de vie, en plus d’une
réduction des émissions de gaz à effet de serre équivalent CO2 d’environ 51,92
tonnes/an.
Description
Keywords
Séchoir solaire industriel, Modélisation, système solaire, production d’air chaud, matériaux argileux, chauffage des bâtiments, énergies renouvelables