Etude de la production d’hydrogène par voie solaire thermique en Algérie.

Abstract

L'Algérie a non seulement une des réserves de gaz les plus étendues du monde, mais a également des ressources énergétiques renouvelables énormes. L'Algérie a développé sa propre stratégie nationale pour l'exploitation des énergies renouvelables. Les objectifs sont d'assurer le changement des hydrocarbures vers un développement durable sans danger pour la santé et sans pollution pour l'environnement. La situation géographique de l'Algérie et les conditions climatiques, tel que le soleil abondant durant toute l'année, sont des avantages pour l'usage étendu de l'énergie solaire. Le but principal de cette thèse est le recours à l’énergie solaire thermique afin de fournir l'énergie nécessaire au procédé de production d'hydrogène par cycle thermochimique. Ce procédé à base de Cuivre-Chlore (Cu-Cl) est proposé en intégrant la technologie de concentrateurs solaires cylindro-paraboliques comme source d'énergie thermique pour application dans les conditions climatiques algériennes. On a prévoié tout d’abord l’estimation de l'irradiation solaire normale directe pour plusieurs sites représentatifs du territoire algérien, et ce, afin de permettre l'identification des sites les plus appropriés disponibles. Les facteurs géographiques et météorologiques aux endroits indiqués et leurs caractéristiques sont prises comme entrées dans le modèle solaire, basé sur un ciel clair. L’irradiation solaire directe normale est utilisée pour estimer le potentiel du concentrateur solaire pour différentes inclinaisons et orientations et pour différents poursuiteurs solaires. Ensuite, un modèle numérique est présenté pour étudier les performances thermiques du collecteur cylindro-parabolique dans les conditions climatiques algériennes. Différents paramètres comme le profil de température, le gain de chaleur, les pertes de chaleur et le rendement thermique sont étudiés par un modèle de transfert de chaleur approprié. Des huiles thermiques ont été employées en tant que fluide caloporteur dans l'absorbeur du collecteur cylindro-parabolique pour comparer leur profil de température. Une analyse thermodynamique des différentes réactions chimiques ayant lieu dans le cycle Cu-Cl est aussi décrite dans cette thèse pour déterminer son efficacité énergétique et exergétique. Une étude paramétrique est menée afin d'évaluer l'effet du gain de chaleur à partir du champ solaire cylindro-parabolique sur le taux de production d'hydrogène. Une étude comparative est également effectuée pour analyser les effets de différents sites climatiques algériens sur le taux de production d'hydrogène.