Note publique d'information : Face à la nécessité de trouver de nouvelles sources d'énergie, on assiste au développement
des centrales solaires thermiques à concentration et plus particulièrement à tour.
L'air est utilisé comme fluide caloporteur circulant dans un récepteur sur lequel
sont concentrés les rayons solaires. L'absorbeur, situé dans le récepteur, est l'élément
clé de ces dispositifs ; il doit absorber le rayonnement solaire tout en ayant une
faible émissivité infrarouge pour limiter les pertes par rayonnement thermique observées.
Le projet OPTISOL, dans lequel s'inscrivent ces travaux de thèse, a pour objectif
d'optimiser les propriétés thermo-optiques d'un absorbeur volumique. Pour cela, une
mousse en carbure de silicium a été choisie en tant que support mécanique de l'absorbeur,
pour sa bonne tenue aux hautes températures, et pour sa capacité à absorber fortement
le rayonnement solaire. Plusieurs laboratoires ont travaillé sur ce projet et le rôle
du CIRIMAT fut, dans un premier temps, de caractériser ces mousses de carbure de silicium,
par des techniques conventionnelles mais aussi par des techniques moins usuelles telles
que la microtomographie X. Dans un second temps, les mousses de carbure de silicium
ont été fonctionnalisées par un oxyde sélectif, YBaCuO, dans le but d'optimiser la
sélectivité spectrale du système global. Pour cela, les techniques en voie liquide
(sol-gel, suspensions, ...) ont été choisies et un procédé de fonctionnalisation a
été développé, permettant de revêtir des substrats plans (pastille) et volumiques
(mousse poreuse). La sélectivité spectrale du carbure de silicium ainsi fonctionnalisé
a été étudiée par spectrométrie infrarouge-visible et les résultats obtenus sont prometteurs
puisque une diminution de l'émissivité infrarouge a été observée tout en conservant
une forte absorptivité du rayonnement solaire.
Note publique d'information : The necessity of finding new energy sources leads to the development of concentrated
solar thermal power plants and more particularly the one using towers. Air is used
as a heat transfer fluid flowing in a receiver heated by concentrated sunlight. The
absorber, located in the receiver, is the key element of these devices; it must both
absorb solar radiation and have a low infrared emissivity to limit thermal radiation
losses. This work is part of the OPTISOL project, which aim is to optimize the thermo-optical
properties of a volumetric absorber. For this purpose, a silicon carbide foam was
selected as the mechanical support of the absorber for its good resistance to high
temperatures and for its ability to be efficient to absorb sunlight. Several laboratories
have worked on this project and the role of CIRIMAT was, at first, to characterize
these silicon carbide foams using conventional and less conventional techniques such
as X microtomography. Secondly, silicon carbide foams have been functionalized by
a selective oxide, YBaCuO, in order to optimize the spectral selectivity of the system.
For this, liquid routes such as sol-gel or suspension techniques have been selected
and a functionalization process was implemented for coating planar (pellet) and volumetric
(porous foam) substrates. The spectral selectivity of the functionalized silicon carbide
was studied by infrared-visible spectrometry and the results are promising since a
decrease in the infrared emissivity was observed while maintaining a high absorptivity
of solar radiation.
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