ETUDE ET MODELISATION D’UN REFRIGERATEUR SOLAIRE

Abstract

"Notre travail de thèse a pour but d’étudier, dimensionner et de modéliser un réfrigérateur solaire, l’objectif de la première partie est de réaliser un réfrigérateur domestique qui fonctionne en énergie solaire photovoltaïque avec une faible consommation et un moindre coût. Pour cela, trois prototypes de réfrigération à compression de vapeur ont été réalisés, dont deux réfrigérateurs de 160 litres et une chambre froide positive de 1.56 m3 (1560 litres). Le premier réfrigérateur (DC-AC) a été directement alimenté par énergie solaire en utilisant un onduleur solaire (convertisseur DC-AC) et sans changement dans les équipements du cycle frigorifique conventionnel; le deuxième (DC-DC) a été adopté pour fonctionner directement en énergie solaire photovoltaïque sans utilisation du convertisseur en employant un compresseur DANFOSS BD35F qui marche en courant continu et un évaporateur eutectique AC15 (stockage du froid par chaleur latente) pour réduire la capacité de stockage électrochimique; le dernier prototype (DCAC), c’est une chambre froide positive alimentée aussi directement par énergie solaire photovoltaïque. Ces prototypes ont été dimensionnés avec le logiciel PVSyst V5.59 pour une autonomie de 3 jours sans ensoleillement et testés sous les conditions climatiques sahariennes et méditerranéennes. La consommation journalière du système frigorifique DC-AC est de 0.865kWh/jour et un coût global du système estimé à 462779.46 DA. La consommation journalière du système frigorifique DC-DC sous les mêmes conditions est de 0.473kWh/jour et un coût global du système de 280436.35 DA, cela induit une réduction de 40%, c.à.d. une réduction de 182343.11 DA par rapport au premier système DC-AC. Cette réduction est due principalement au prix de l’onduleur supprimé et à la réduction de la capacité de stockage électrochimique. D’après les tests menés sur la chambre froide conçue (DC-AC), il s’est avéré que cette dernière est capable de garder sa température intérieure entre 2 et 8°C, avec une consommation moyenne de 1.2kWh/jour sous les conditions environnementales climatiques sahariennes (Ain-Guezzam : Tamanrasset). L’objectif de la deuxième partie, est de dimensionner une machine frigorifique solaire à adsorption solide/gaz afin de concevoir un prototype capable de fonctionner sous les conditions météorologique algériennes. Mais les problèmes rencontrés au cours de soudage nous ont obligés d’arrêter ce projet et de s’orienter vers la modélisation d’une machine frigorifique solaire à adsorption solide/gaz. C’est dans ce contexte que se situe notre travail dont le but est d’établir un modèle neuronale capable de prédire le Coefficient de Performance Solaire (COPs) d’une machine frigorifique à adsorption solaire. Cette modélisation s'articule sur l'élaboration d'un programme sur MatLab®. Le réseau de neurones statiques optimisé (RNSO) a une architecture de -iv- (8-8-1) : {8 neurones dans la couche d’entrée; 8 neurones dans la couche cachée et 1 neurone en sortie (COPs)}. Le RNSO reproduit fidèlement les données expérimentales tirées de la littérature avec une très bonne précision: une erreur quadratique moyenne de 0.45 ‰ et un coefficient de corrélation R2 > 0.9985 dans le cas du test. Pour apporter encore plus de souplesse à l’utilisation du RNSO, un programme en langage MatLab® avec une interface conviviale a été développé. Une étude a été aussi menée sur la sensibilité des paramètres d’entrée sur la sortie (COPs), dans le but de déterminer les paramètres les plus influençants sur le COP solaire. Cette étude nous a permis aussi de déterminer le COP solaire par la méthode du réseau de neurones inverse optimisé (RNIO) et par conséquent estimer le temps de calcul de la simulation du RNIO, qui est de 10 secondes pour le cas du test."