Contribution au développement et expérimentation d’un collecteur hybride photovoltaïque- thermique dans la zone de Ouargla

Abstract

Dans la région d'Ouargla (Algérie), les champs photovoltaïques sont exposés à un climat chaud enregistrant des températures très élevées. Ce forte niveau de température provoque la chute du rendement des cellules PV ce qui nécessite l'intégration d'un système de refroidissement des cellules. Ainsi, que la chaleur dégagée peut être récupérée et utilisée comme source d'énergie. Afin de capter le maximum d'énergie, on opte à l'utilisation d'un collecteur solaire photovoltaïque-thermique. L'évaluation des performances de l'ensemble du système est effectuée expérimentalement en effectuant plusieurs variations des paramètres de fonctionnement et de la profondeur du canal d'air. Ce système photovoltaïque-thermique (PV / T) est modélisé par un ensemble d'équations des bilans énergétiques qui sont résolues numériquement à l'aide du logiciel Matlab. La racine carrée de l'écart moyen en pourcentage (RMSD) est comprise entre 1.75 % et 16.25 %. Pour une profondeur de canal de 10 cm, les rendements énergétiques et exergétique atteignent leurs valeurs moyennes de 58.5% et 14.7%, respectivement. L'extension en verre de 1.6 m donne une nette amélioration de 5 % de l'efficacité énergétique globale. Une application de ce système est examinée sur une résidence standardisée. Des résultats très prometteuses sont obtenues tel que une autosuffisance en électricité et couverture de 30% des besoins de chauffage de cette maison.

In Ouargla region (Algeria), photovoltaic fields (PV) suffer from hard climate conditions with high temperature levels. This temperature level causes a significant fall of PV cells efficiency, which requires an integrated cooling system. Thus, that the released heat can be recovered and used as a source of energy. In order to capture as much energy as possible, we opt for the use of a photovoltaic-thermal solar collector. The performance evaluation of the whole system is carried out experimentally by making several variations of the operating parameters and the depth of the air channel. This photovoltaic-thermal system (PV / T) is modeled by a set of energy balance equations, which are solved numerically using Matlab software. The root means square of percentage deviation (RMSD) is between 1.75% and 16.25%. For a channel depth of 10 cm, the energy and exergy efficiency reach their mean values of 58.5% and 14.7%, respectively. The glass extension of 1.6 m gives a net improvement of 5% in the overall energy efficiency. An application of this system is examined on a standard residence;it shows very promising results such as self-sufficiency in electricity and 30% as coverage of the house heating needs. Keywords:PV / T system, • Airflow, convection, Solar energy, Modeling, Matlab.