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Encadré par : M. Aymen BELLOUMI Réalisé par : Mlle. Malak DAKHLI 1 Rapport de s

Encadré par : M. Aymen BELLOUMI Réalisé par : Mlle. Malak DAKHLI 1 Rapport de stage effectué au Centre de recherche et des technologies de l’énergie Juin 2011 Département Génie énergétique Année universitaire 2010/2011 2 Remerciement Je tiens à exprimer ma reconnaissance à M. Aymen BELLOUMI, qui a consacré son temps à me guider et dénouer toute difficulté ou ambiguïté rencontrée, il m’a encadré de bon cœur par ses précieuses conseilles au sein d’une ambiance conviviale, m’a donné l’opportunité de découvrir une partie des incontournables de mon domaine, la génie énergétique, et d’en tirer d’avantage de savoir au sein de bonnes conditions. Je le remercie vivement pour les bonnes impressions qu’il m’a donné et finalement pour le bon déroulement de mon stage. 3 I. INTRODUCTION GÉNÉRALE........................................4 II. PRÉSENTATION DU CENTRE DE RECHERCHE ET DES TECHNOLOGIES DE L’ÉNERGIE.......................................4 III.LABORATOIRE DE PHOTOVOLTAÏQUE.........................6 IV. LABORATOIRE DES PROCÉDÉS THERMIQUES............7 1. LES SERRES ..............................................................................7 2. CAPTEURS SOLAIRES ET LEUR CLASSIFICATION .........................................8 a. Selon la géométrie...........................................................9 Capteurs plans .................................................................9 Capteurs par concentration...........................................10 b. Selon le vitrage..............................................................10 Capteurs vitrés..............................................................10 Capteurs sous-vide........................................................12 Capteurs non vitré (capteur moquette)..........................13 Capteurs à air................................................................13 3. LE TOUR SOLAIRE ......................................................................14 4. REFROIDISSEMENT SOLAIRE ............................................................16 5. CENTRALE SOLAIRE ....................................................................16 6. STATION OSMOSE INVERSE ............................................................17 a. Qu’est ce que l’osmose inverse ? ...................................17 b. Comment fonctionne ce procédé ? ................................17 c. Quels sont les avantages de l’osmose inverse ? ............18 7. STATION DESSALEMENT PAR HD .....................................................19 a. Humidité........................................................................19 b. Principe de fonctionnement de la station.......................21 V. LABORATOIRE DE MAITRISE DE L’ÉNERGIE ÉOLIENNE ET DE VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES DÉCHETS.......23 1. EOLIENNE ...............................................................................24 2. GAZOGÈNE .............................................................................24 4 3. PYROLYSE ..............................................................................24 VI. CONCLUSION GÉNÉRALE.......................................25 5 Conclusion générale I. Introduction générale La mise à niveau des entreprises tunisiennes est devenue une nécessité accrue de nos jours. En effet, la fluctuation des marchés, l’évolution très rapide des technologies, la concurrence internationale de plus en plus acharnée, placent l’entreprise aujourd’hui dans un contexte de « guerre économique ». Seules en sortiront vainqueurs, les entreprises dirigées par des décideurs qui feront preuve d’imagination et de créativité en se fixant des objectifs ambitieux. Ainsi les usines et les entreprises doivent se préparer à aborder le monde professionnel et à se familiariser avec les techniques actuelles. A ce propos, j'ai choisi comme société le centre des Recherches et des Technologies de l’Energie pour effectuer mon stage. Ce stage m’a offert l’opportunité de découvrir des nouvelles technologies de l’énergie renouvelable surtout celles concernant les procédés thermiques et de visualiser leurs différentes applications. Durant toute la période du stage j’ai eu aussi l’opportunité de partager avec les responsables du Centre de Recherches et des technologies de l’Energie leurs taches journalières et de connaitre les méthodes générales d’organisation. II. Présentation du centre de recherche et des technologies de l’énergie Le Centre de Recherche et des Technologie de l’Energie (CRTEn) est une structure de recherche et de développement opérant sous la tutelle du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique. Le CRTEn s’étale sur une superficie totale de près de 3500 m2. 6 Il est appelé à accompagner le développement du tissu industriel national dans le domaine de l’énergie, de répondre aux diverses demandes d’expertises inhérentes aux énergies renouvelables. Le CRTEn contribue aussi d’une façon efficace à la formation postuniversitaire afin qu’une nouvelle génération d’emplois voit le jour. Le CRTEn est aujourd’hui constitué de 3 grands laboratoires : ➢Le Laboratoire de Photovoltaïque (LPV) ➢Le Laboratoire des Procédés Thermiques (LPT) ➢Le Laboratoire de Maîtrise de l’Energie Eolienne et de Valorisation Energétique des Déchets (LMEEVED) Chaque Laboratoire propose d’exécuter des programmes de recherche dans le cadre des priorités nationales, et ce pour une durée de 4 ans. Les principales orientations stratégiques du CRTEn sont :  La formation d’experts, capable de donner des réponses rapides aux exigences énergétiques nationales à courts et à moyens termes. L’aide au développement et à l’exploitation des énergies renouvelables  (thermique, photovoltaïque et éolienne) et aux autres formes d’énergies propres en scrutant les solutions à faible coût. Le développement de nouvelles technologies compétitives dans les  domaines du transfert thermique et de la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire. Le développement et la mise au point de nouveaux systèmes  (photovoltaïque, éolien ou hybride) pour l’application de l’énergie solaire dans le domaine du dessalement et du traitement des eaux. 7 La veille technologique, l’élaboration, la caractérisation et l’application  de matériaux avancés à très forte valeur ajoutée dans la maîtrise de l’énergie et la consommation énergétique. La réduction du coût de certains procédés énergétiques (climatisation,  chauffage etc.) La création de synergies adéquates entre la R&D dans le domaine de  l’énergie et les structures de transfert et de production de la technopole. La création d’un environnement de R&D de qualité, favorable à  l’attraction des investisseurs étrangers et leur implantation sur la technopole. L’appui de toute initiative industrielle innovante pouvant faire des  énergies renouvelables un moteur de croissance et d’employabilité. La contribution à la formation postuniversitaire, dans tous les domaines  touchant à la science et à l’ingénierie des énergies renouvelables. [1] site du CRTEn I. Laboratoire de photovoltaïque Une visite brève pour ce labo m’a donné une petite idée sur l’exploitation de l’énergie solaire afin de produire de l’électricité grâce à des dispositifs photovoltaïques. Les cellules solaires, ou photopiles, sont formées d'une couche d'un matériau semi-conducteur (silicium amorphe), polycristallin ou monocristallin et d'une jonction semi-conductrice. Le silicium est le plus employé, cependant, l'arséniure de gallium offre les meilleures performances, mais reste beaucoup plus onéreux. Les 8 photopiles utilisent l'effet photovoltaïque : un photon incident excite un électron situé dans la bande de conduction du semi-conducteur. Une photopile est caractérisée par trois paramètres : le courant de court- circuit, c'est-à-dire l'intensité du courant traversant la photopile lorsque ses bornes sont reliées l'une à l'autre ; la tension mesurée en circuit ouvert ; le rendement, rapport de la puissance maximale fournie par la photopile sur la puissance solaire reçue. En laboratoire, on obtient des photopiles à plus de 24% de rendement. Si la puissance solaire à terre est de 1 000 W/m2, 1 m2 de ces photopiles fournit 240 W. Toutefois, elles restent trop onéreuses pour être commercialisées. Elles sont utilisées principalement pour l'alimentation électrique des satellites dans l'espace. Actuellement, les photopiles les moins coûteuses à produire sont constituées de silicium amorphe. Bien que de très faible rendement, 6 à 8% , elles sont suffisantes pour de nombreuses applications peu gourmandes en énergie, comme les calculatrices, les montres électroniques ou encore les ampoules fluorescentes à faible consommation électrique. Les photopiles commerciales au silicium polycristallin, voire monocristallin, atteignent un rendement de 12 à 16% . On les emploie, par exemple, pour la signalisation lumineuse dans des sites d'accès difficile, comme le balisage des aéroports de montagne ou pour les bouées en pleine mer. [2] Encarta II. Laboratoire des procédés thermiques Crée en janvier 2010, il s’intéresse à l’énergie solaire et ses applications dans plusieurs domaines dits énergivores tels que : le chauffe eau et systèmes énergétiques solaires, le séchage industriel, le froid solaire, la production d’électricité solaire thermique et l’efficacité énergétique dans le bâtiment et l’industrie. 9 1. Les serres Le principe de fonctionnement de la serre provient des matériaux utilisés, verres et plastiques, qui ont la particularité de laisser les rayonnements solaires les traverser tout en absorbant l'infrarouge renvoyé par le sol. Ainsi, abritées du vent et réchauffées par ce phénomène, les plantes fragiles peuvent affronter la rigueur de l'hiver. La méthode la plus simple pour exploiter l'énergie solaire passe par la serre utilisée en agriculture. Dans une serre, le sol de couleur foncée absorbe toutes les radiations du spectre lumineux, ce qui provoque son échauffement. La vitre transparente qui recouvre la serre laisse passer le rayonnement solaire, mais piège le rayonnement calorifique qui se dégage du sol. Ce phénomène, appelé effet de serre, est également mis à profit pour réaliser des habitations solaires munies d'une véranda. Le stockage de cette énergie calorifique se fait alors au moyen de pierres ou de réservoirs d'eau, qui restituent lentement la chaleur. 2. Capteurs solaires et leur classification On peut les classer selon différents critères à savoir, la forme géométrique (plan, à tubes, par concentration, quelconque), le fluide caloporteur (eau, air…), le vitrage (vitré, non vitré, sous vide) 10 Champ de capteurs plans à air dans le CRTEn a. Selon la géométrie ➢Capteurs plans Les capteurs plans absorbent le rayonnement solaire au moyen d'une plaque peinte en noir et munie de fins conduits destinés au fluide 11 caloporteur. Lorsqu'il traverse les conduits, sa température (liquide ou air) augmente en raison du transfert de la chaleur reçue par la plaque absorbante. L'énergie transmise au fluide caloporteur est le rendement instantané du capteur. Comme une serre, les capteurs plans sont munis d'un vitrage, transparent pour les longueurs d’onde visibles et opaque pour celles infrarouges, qui piège ainsi le rayonnement calorifique s'échappant de la plaque absorbante. Ils peuvent chauffer les fluides caloporteurs à des températures légèrement supérieures à 80 °C, avec un rendement variant entre 40 et 80%. Les capteurs plans sont surtout utilisés dans la production d'eau chaude uploads/Science et Technologie/ rapport-de-stage-tech-no-pole.pdf