Tagebuch des fondamentaux de l'énergie renouvelable et des applications
Libre accès

Abstrait

Développements récents dans le domaine des fluides caloporteurs utilisés pour les applications de l'énergie solaire thermique

Umish Srivastva, RK Malhotra et SC Kaushik

Les capteurs solaires thermiques apparaissent comme un mode privilégié d'exploitation des radiations solaires pour la production d'énergie alternative. Les fluides caloporteurs (HTF) sont utilisés pour transférer et utiliser la chaleur solaire collectée via les capteurs solaires thermiques. Les capteurs solaires thermiques sont généralement classés en capteurs basse température, capteurs moyenne température et capteurs haute température. Les capteurs solaires basse température utilisent des réfrigérants à changement de phase et de l'eau comme fluides caloporteurs. La dégradation de la qualité de l'eau dans certaines zones géographiques et le point de congélation élevé entravent son adéquation et, par conséquent, l'utilisation de mélanges eau-glycol ainsi que de nanofluides à base d'eau gagne du terrain dans les applications de capteurs solaires basse température. Les hydrocarbures comme le propane, le pentane et le butane sont également utilisés comme réfrigérants dans de nombreux cas. Les HTF utilisés dans les capteurs solaires à moyenne température comprennent l'eau, les mélanges eau-glycol - le « glycol vert » émergent, c'est-à-dire le triméthylène glycol et également toute une gamme d'huiles hydrocarbonées naturelles dans diverses compositions telles que les huiles aromatiques, les huiles naphténiques et les huiles paraffiniques dans leur ordre croissant de températures de fonctionnement. Dans certains cas, des huiles de transfert de chaleur semi-synthétiques ont également été signalées comme étant utilisées. Les fluides de transfert de chaleur pour les capteurs solaires à haute température sont un domaine hautement prioritaire et des recherches et développements approfondis sont en cours à l'échelle mondiale. Dans cette catégorie, une large gamme de molécules, à commencer par l'eau dans la génération directe de vapeur, l'air, les huiles d'hydrocarbures synthétiques, les compositions nanofluidiques, les sels fondus, les métaux fondus, la suspension dense de particules solides de carbure de silicium, etc., sont explorées et utilisées. Parmi celles-ci, les huiles d'hydrocarbures synthétiques sont utilisées comme fluide de choix dans la majorité des applications de capteurs solaires à haute température tandis que d'autres fluides de transfert de chaleur sont utilisés avec divers degrés de maturité expérimentale et de viabilité commerciale - pour maximiser leurs avantages et minimiser leurs inconvénients. Le présent article passe en revue les développements récents en cours dans le domaine des fluides de transfert de chaleur pour l'exploitation de l'énergie solaire thermique.