RÉSUMÉ :

NEWHEAT est une jeune entreprise innovante ayant pour mission de développer, financer, construire et exploiter des moyens de production de chaleur solaire à destination des procédés industriels et des réseaux de chaleur urbains. Elle conçoit notamment des centrales solaires thermiques fonctionnant à basse température (<100°C), basées sur des technologies solaires sans concentration. Dans le cadre du développement d'un outil d'optimisation dynamique d'une centrale solaire thermique, la modélisation fine du système et la simulation dynamique de celui-ci sont deux des étapes majeures précédant le travail final d'optimisation.

Une centrale solaire thermique comprend de nombreux éléments et chacun d'entre eux a été modélisé : les collecteurs solaires et plus largement le champ solaire, les échangeurs de chaleur, une cuve de stockage par chaleur sensible ainsi que des tuyauteries de liaison. L'ensemble des modèles respecte les conservations de la masse et de l'énergie. Un modèle simple de pertes de charge est également écrit. Des analyses de sensibilité permettant de vérifier le bon comportement de ces modèles et/ou de simplifier le problème global ont été menées. Des résultats expérimentaux permettront prochainement de valider les modèles utilisés. Par la suite, ces différents éléments ont été liés de telle sorte que la structure générale d'une centrale solaire thermique soit respectée. Enfin, des simulations dynamiques sur différents horizons de temps ont pu être réalisées. Ces simulations mettent en évidence différents aspects du fonctionnement standard d'une centrale : les conditions de démarrage et d'arrêt, la livraison directe de chaleur, la charge et la décharge du stockage, le respect ou non-respect de la demande. Une méthode de collocation orthogonale a permis de rendre le système à résoudre purement algébrique et d'adopter un résolution simultanée (orientée-équation) du problème, et ce, dans le but de réaliser ces travaux de modélisation et de simulation sur le logiciel GAMS ® qui a été choisi pour le développement futur de l'outil d'optimisation.

Les résultats des simulations dynamiques permettront à l'avenir d'initialiser le problème d'optimisation dynamique du fonctionnement à court terme d'une centrale solaire thermique. L'objectif de l'optimisation pourra alors être de maximiser l'énergie fournie au consommateur. Les variables d'optimisation seront principalement les débits massiques des circuits primaire (côté production solaire) et secondaire (côté stockage/livraison). Un angle d'inclinaison dynamique des capteurs solaires sera également envisagé dans la mesure où NEWHEAT porte cette innovation de tracking solaire 1 axe (Nord-Sud) pour des capteurs plans.

Mots Clés : Centrales solaires thermiques / Modélisation / Simulation dynamique