Contribution à l'amélioration de la production d'eau douce basée sur un processus de dessalement solaire

Abstract

تقدم هذه الأطروحة نظام تحلية هجين مبتكر يعتمد على الطاقة الشمسية والطاقة الجوفية السطحية، تم تصميمه لمعالجة ندرة المياه من خلال إنتاج مياه عذبة بكفاءة. يجمع النظام بين مجمع قطع مكافئ شمسي ووحدة تكثيف عمودية تحت الأرض، مما يجعله بديلاً مستداماً لطرق التحلية التقليدية. تم تطوير نموذج أولي على مستوى المختبر لتقييم أداء النظام في بيئة خاضعة للرقابة، حيث أظهرت النتائج فعالية الجمع بين الطاقة الشمسية للتبخير والتكثيف عن طريق التبريد الجوفي السطحي للأرض. وقد أظهرت النتائج التجريبية علاقة واضحة بين سرعة بخار الماء وإنتاج المياه العذبة، حيث تم تحقيق أفضل إنتاج للمياه عند درجات حرارة وسرعات مدخل أعلى، كما يضمن دمج تخزين الطاقة الحرارية والطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة التشغيل المستمر للنظام خلال فترات انخفاض ضوء الشمس. تقدم هذه الدراسة رؤى قيمة حول إمكانية توسيع نطاق النظام وتطبيقه في إنتاج المياه العذبة بشكل مستدام، مما يوفر حلاً واعداً للمناطق الجافة التي تعاني من ندرة المياه.

Cette thèse présente un système hybride innovant de désalinisation basé sur l'énergie solaire et l'énergie géothermique surface, conçu pour répondre à la pénurie d'eau grâce à une production efficace d'eau douce. Le système combine un collecteur solaire parabolique avec une unité de condensation verticale souterraine, offrant une alternative durable aux méthodes de désalinisation conventionnelles. Un prototype à l'échelle de laboratoire a été développé pour évaluer les performances du système dans un environnement contrôlé, démontrant l'efficacité de la combinaison de l'énergie solaire pour l'évaporation et du refroidissement par l'énergie géothermique surface pour la condensation. Les résultats expérimentaux ont révélé une relation claire entre la vitesse de la vapeur d'eau et la production d'eau douce, avec un rendement optimal obtenu à des températures et vitesses d'entrée plus élevées. De plus, l'intégration du stockage d'énergie thermique et de l'énergie photovoltaïque hors réseau garantit le fonctionnement continu du système pendant les périodes de faible ensoleillement. Cette étude fournit des informations précieuses sur la possibilité d'agrandir le système et son application pour une production durable d'eau douce, offrant une solution prometteuse pour les régions arides souffrant de pénurie d'eau.

This thesis introduces an innovative hybrid desalination system based on solar and shallow geothermal energy, designed to address water scarcity through efficient freshwater production. The system combines a solar parabolic collector with an underground vertical condensation unit, offering a sustainable alternative to conventional desalination methods. A laboratory-scale prototype was developed to evaluate the system's performance in a controlled environment, demonstrating the effectiveness of combining solar energy for evaporation and shallow geothermal cooling for condensation. The experimental results revealed a clear relationship between water vapor velocity and freshwater production, with optimal water yield achieved at higher inlet temperatures and velocities. Additionally, the integration of thermal energy storage and off-grid photovoltaic energy ensures the continuous operation of the system during periods of reduced sunlight. This study provides valuable insights into the scalability of the system and its application for sustainable freshwater production, offering a promising solution for arid regions suffering from water scarcity.