Température dans un concentrateur photovoltaïque exposé au soleil

[Seth.]

Bonjour,

Je dispose d'un concentrateur photovoltaïque dont j'aimerai connaitre la température en différents points.
Pour simplifier le système, on peut le voir comme un verre de 4mm orienté vers le soleil qui surmonte une couche d'air de 10cm qui surmonte une plaque métallique de 2mm (sur laquelle est fixée une cellule photovoltaïque de taille négligeable). Le système fait toujours face au soleil quelque soit le moment de la journée.
Je connais à tout instant la température extérieure (15°C pour simplifier), la vitesse du vent (3 m/s en moyenne) et le rayonnement direct incident qui n'est pas convertit en électricité (600 W/m² pour simplifier).
J'approxime assez bien les résistances thermiques surfaciques de chaque matériaux et interface.
J'ai fait l'hypothèse que l'on peut négliger les échanges par rayonnement devant la convection... J'imagine aussi que la température de l'air devant et derrière le panneau est la même, mais sans trop de certitude...

J'aimerai à la fin obtenir une approximation des températures aux différentes interfaces (verre extérieur, verre intérieur, métal intérieur et métal extérieur). Je suis parti sur un modèle par analogie électrique (de résistances thermiques en série) pour commencer mais ça ne semble pas bien fonctionner (en tout cas comme je le comprends)... Vu que les températures aux deux extrémités sont imposées et identiques, je n'arrive pas à trouver des valeurs équivalentes si je remonte la chaîne de températures de proche en proche en partant de la face avant ou de la face arrière...

Merci de votre aide.
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[f6bes]

Bjr à toi,

Hum tu confonds concentrateur...de chaleur et concentrateur de...lumiére.
Dans le cas présent tu ne concentre RIEN du TOUT en tant que .."lumiére".

A la limite tu réalises une serre (augmentaion de TEMPERATURE) que tu appliques à tes panneaux PV
quiont HORREUR de l'échauffement.

Donc tu as intérét à "aérer" tes panneaux PV plus tot que de les mettre...sous serre !

Pourrais tu faire un croquis de ton "sandwich" car si tu places tes cellules PV entre DEUX plaques métal...ben elles ne vont pas voir
grand chose comme...... luminosité ?

Je ne comprends pas ton montage ?
Bopnne journée

[Seth.]

Voilà le schéma :
Il s'agit bien d'un système à concentration photovoltaïque (CPV). Mais la partie électrique ne m'intéresse pas ici, c'est pour cela que je n'ai pas plus développé la partie concentration. En fait ce ne sont pas des panneaux mais une cellule qui ne représente qu'1/500e de la surface de verre, donc pas tant de problème d'échauffement, mais une augmentation certes de la température interne qui va affecter les performances de la cellule.

[Boumako]

Bonjour

Ce problème est relativement simple. La température d'équilibre correspond à l'égalité des pertes thermiques et de la puissance incidente (moins ce qui est reflété sur la vitre).
Quelle aspect te pose problème exactement ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seth.]

Quelle aspect te pose problème exactement ?

La mise en équation/le bilan des flux thermiques, mais je pense tenir une solution.
Au début j'étais parti sur le fait que Tverrre_ext = Pradiation/h_air + Tair et de proche en proche je calculai les températures de chaque interface. Ce qui me chagrinais à la fin c'est que cette méthode de proche en proche à partir de la température ambiante ne donne pas la même chose si l'on part de la face avant ou de la face arrière (en supposant que le seul flux traversant le système est la puissance radiative incidente), comme un système de résistances (thermiques) en série où le courant serait Pradiation...
Maintenant en réécrivant le bilan thermique à chaque interface, j'obtiens un système 4*4 qui n'est plus diagonal donc une solution différente que je vais tenter d'obtenir.

[f6bes]

Voilà le schéma : Pièce jointe 282051
Il s'agit bien d'un système à concentration photovoltaïque (CPV). e.

Remoi,
Vois pas du tout ce que tu "concentres" en tant que "reaction" photovoltaique dans ce cas là ?
Tu cherches à démontrer...QUOI ??
Ta cellule " enfermée "dans une..boite dont une face est transparente ne reçoit QUE ce qui aarive sur elle.
Ca concentre ...rien du tout.
Elle serait en plein air ça ne changerias strictement rien ( à l'échauffement prés )

Bonne journée

[Seth.]

Remoi,
Vois pas du tout ce que tu "concentres" en tant que "reaction" photovoltaique dans ce cas là ?
Tu cherches à démontrer...QUOI ??
Ta cellule " enfermée "dans une..boite dont une face est transparente ne reçoit QUE ce qui aarive sur elle.
Ca concentre ...rien du tout.
Elle serait en plein air ça ne changerias strictement rien ( à l'échauffement prés )

Bonne journée

Sauf si le verre est une lentille de fresnel qui focalise les rayons qui arrivent sur toute la surface du verre sur une petite cellule... Ce qui est le cas ici, mais qui n'intervient pas dans la thermique du système...

[Boumako]

Bonjour

Avec une vitesse de 3m/s le coefficient d'échange (comprenant la convection et le rayonnement) vaux environ 17W/m²K. Dans l'enceinte on peux prendre une valeur de 10W/m²K. On a donc un coefficient d'échange à travers les parois de (1/10 + 1/17)^-1 = 6.3W/m²K.
Il suffit de multiplier cette valeur par la surface totale en contact avec l'air (face avant, arrière et cotés) pour avoir un coefficient d'échange global U (en W/K).
Le delta de température est égal à P_solaire * surface vitrée / U

[f6bes]

Sauf si le verre est une lentille de fresnel qui focalise les rayons qui arrivent sur toute la surface du verre sur une petite cellule... Ce qui est le cas ici, mais qui n'intervient pas dans la thermique du système...

Remoi,
C'est mieux si cela est mentionné dés le départ...mais rien ne dit que ..."...un verre de 4mm.." c'est une ...lentille de Fresnel.
meme dans ton croquis je n'y vois pas de..lentille
http://forums.futura-sciences.com/at...schema-cpv.png
Faut sacrément etre malin pour en déduire cela!

Bonne journée