Modélisation des transferts thermiques au sein d’un capteur solaire hybride à concentrateur holographique
Résumé
Heat transfer within a holographic concentrator photovoltaic/thermal solar collector is studied through numerical simulation. The modeling of a hybrid PV/T (photovoltaic/thermal) collector with holographic concentration is carried out in several steps using the CFD (Computational Fluid Dynamics) approach. The CFD’ACE software suite, comprising three applications, enabled the creation of a two-dimensional (2D) representation of the collector, a structured mesh, the resolution of conservation equations, and the visualization of results. The heat conservation equation is solved using the finite volume method. The aim is to study heat transfer between the different components of the collector and to compare the 2D temperature field values in the heat exchanger and in the silicon photovoltaic cell with those of the existing 1D model, considering the following two cases: with or without lateral heat losses. The temperatures predicted by the 1D model without lateral losses are in good agreement with the steady-state results obtained from the 2D simulations, especially for the silicon cell and the heat transfer fluid, depending on the tube location.
Les transferts de chaleur au sein d'un capteur solaire photovoltaïque/thermique à concentrateur holographique sont étudiés par simulation numérique. La modélisation d'un capteur hybride PV/T (photovoltaïque/thermique) à concentration holographique est réalisée en plusieurs étapes selon l'approche CFD (Computational Fluid Dynamics). Le logiciel CFD'ACE composé de trois applications a permis de réaliser une représentation en deux dimensions (2D) du capteur, un maillage structuré, la résolution des équations de conservation et la visualisation des résultats. L'équation de conservation de la chaleur est résolue à l'aide de la méthode des volumes finis. L'objectif est d'étudier le transfert de chaleur entre les différents composants du capteur et de comparer les valeurs du champ de température 2D dans l'échangeur thermique et dans la cellule photovoltaïque en silicium avec les résultats du modèle 1D existant en considérant les deux cas suivants : avec pertes ou sans pertes latérales de chaleur. Les températures du modèle 1D sans les pertes latérales sont bien en accord avec les résultats obtenus par les simulations en régime permanent du modèle 2D, notamment pour la cellule en silicium et le fluide caloporteur suivant l'emplacement des tubes. Mots clefs : Capteur hybride photovoltaïque et thermique ; transfert de chaleur ; simulation ; volumes finis ; température.
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