Etude du vieillissement de récepteurs solaires : estimation de propriétés thermophysiques par méthode photothermique associée aux outils issus de l'intelligence artificielle

Study of solar receiver aging : estimation of thermal characteristics with photothermal technique, combined with artificial intelligence tools

• Auteur / Autrice : Reine Reoyo-Prats
• Direction : Olivier Faugeroux, Bernard Claudet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 24/09/2020
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) - Procédés, Matériaux et Energie Solaire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Duvaut, Jean-Marc Thiriet, Stéphane Grieu, Benoit Rousseau, Benjamin Rémy, Florian Sutter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Duvaut, Jean-Marc Thiriet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intelligence artificielle

Propriétés thermiques

Capteurs solaires

Essais accélérés (technologie)

Mots clés libres

Vieillissement accéléré

Solaire concentré CSP

Propriétés radiatives

Réseaux de neurones artificiels

Caractérisation thermophysique

Accelerated aging

Concentrated Solar Power CSP

Radiative properties

Artificial neural network

Thermophysical characterization

Résumé

L’augmentation de la consommation énergétique et la prise de conscience du dérèglement climatique induit par l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre engendrent un changement progressif du modèle énergétique. Les technologies faisant appel à des ressources renouvelables se développent depuis plusieurs décennies ; c’est notamment le cas des centrales solaires à concentration. La problématique de leur durabilité se pose donc. Cette thèse participe en premier lieu à la réflexion concernant la méthodologie de vieillissement accéléré des matériaux employés dans les récepteurs de ces centrales, partie soumise au rayonnement solaire concentré. Pour cela, plusieurs protocoles expérimentaux sont réalisés. Leur efficacité est principalement jugée au vue de l’évolution des propriétés radiatives des matériaux (absorptivité, émissivité). En parallèle, les propriétés thermophysiques que sont la conductivité thermique et la diffusivité sont étudiées sur un panel plus large de matériaux. Compte tenu des limites et des contraintes de caractérisation avec les méthodes actuelles, une nouvelle méthode d’estimation de ces propriétés est développée. Celle-ci est basée sur les réseaux de neurones artificiels et s’appuie sur des données expérimentales issues d’expériences photothermiques.

The increasing energy consumption and the awareness of climate change induced by the increasing greenhouse gas emissions result in a progressive change of the energy model. Technologies based on renewable resources have been developing for several decades, such as concentrated solar power plants (CSP). So the issue of their sustainability is studied in many research programs. This thesis contributes to the development of a methodology for the accelerated ageing of the materials used in CSP receivers, which is the component submitted to concentrated solar radiation. For this purpose, several experimental protocols are carried out. Their efficiency is examined in light of the evolution of the radiative properties of the materials (absorptivity, emissivity). On another hand, the thermophysical properties such as the thermal conductivity and diffusivity are studied on a wider range of materials. Considering the limits of the current characterization methods, a new method for estimating these properties is developed. This is based on artificial neural networks and relies on photothermal experimental data.