Etude de défauts critiques des installations solaires thermiques de grande dimension : définition, modélisation et diagnostic

Les centrales solaires thermiques de grande dimension basse et moyenne temperature (80-120°C) peuvent fournir une chaleur renouvelable et competitive aux reseaux de chaleurs et aux industries. Ces installations, intensives en capital et avec des faibles couts de fonctionnement, ont un retour sur investissement sur le long terme. Le suivi de performance et la detection et le diagnostic de defauts automatises sont donc des axes essentiels permettant de garantir des performances optimales sur toute la duree de vie de l'installation. Cette these a pour but l'analyse des defauts les plus importants, dans un but de detection et de diagnostic. Dans un premier temps, une etude exhaustive des defauts pouvant affecter les installations solaires thermiques a ete realisee. Cette etude a permis d'identifier les defauts les plus frequents et les plus graves, autrement appeles defauts critiques. Parmi ces defauts, six ont ete selectionnes pour etre etudies plus en details. Afin d'analyser le comportement du systeme lorsqu'il est soumis aux differents defauts etudies, un modele numerique a ete mis en place. En particulier, un nouveau modele de capteur solaire thermique plan a ete developpe, les modeles existants ne detaillant pas suffisamment certaines caracteristiques physiques necessaires a la reproduction des defauts. Une validation experimentale de ce modele en fonctionnement normal et defaillant a montre qu'il permet une modelisation simple des defauts et que son comportement est realiste. Une methodologie pour analyser de facon numerique l'impact des defauts sur le comportement du systeme est ensuite proposee. Un ensemble de grandeurs permettant de caracteriser ce comportement sont notamment definies. Cette methodologie est ensuite appliquee, d'abord a l'echelle du composant directement impacte par le defaut, puis a l'echelle du systeme complet. Les resultats permettent d'identifier les defauts detectables ainsi que ceux qui sont identifiables et de proposer un ensemble reduit de grandeurs suffisant pour les detecter et les identifier. Ces travaux offrent une base methodologique et des premiers resultats qui pourront permettre de developper un algorithme automatise pour detecter et diagnostiquer les defauts critiques d'une installation solaire thermique de grande dimension.