Le dessalement solaire : étude théorique et expérimentation d’un distillateur solaire modulaire

Résumé du document

70% de la surface de notre planète est couverte d'eau. 97% de cette quantité est soit saline soit saumâtre. L'eau potable disponible est donc de 2.5 % dont 70% sous forme de glaces et une autre partie se trouve dans l'humidité du sol et dans les nappes profondes. Ainsi seulement 0.007% de l'eau qui existe sur notre planète est effectivement utilisé.
Avec la répartition non uniforme de cette quantité, l'accroissement considérable de la population et avec la mauvaise gestion des eaux potables surtout dans l'irrigation, les statistiques ont montré que 65% de la population mondiale seront entre 2020 et 2030 dans une situation de pénurie d'eau.

Aujourd'hui, le dessalement d'eau de mer par des différents procédés existe et connaît un développement important. On peut citer par exemple le dessalement par multi flach, par effets multiples, par compression de vapeur, par osmose inverse et par électrodialyse. La distillation ordinaire reste une opération très coûteuse, car elle est grande consommatrice d'énergie.
Pour des pays pauvres en matières énergétiques et en eau potable, le dessalement solaire des eaux salées devient un enjeu à la fois économique et social. Plusieurs types de distillateurs solaires ont été réalisés. Les plus répandus sont ceux du type effet de serre. Ils présentent l'avantage d'être simples, faciles à réaliser, de conception rustique, et peu coûteux. Cependant, ils ont l'inconvénient majeur d'une production très faible d'eau potable (de l'ordre de 2,5 à 3 litres par m² par jour).

Extraits

[...] & & meau _ potable = ma (ω3 ωsat (T4 Heure 8h30 9h30 10h30 11h30 12h30 W3 meau potable Eau condensée g : 35 Annexe 13h30 14h30 15h30 16h30 Total Tableau 5.7 : Prévision expérimentale de l'eau condensable avec T5=25°C Dans le cas ou la température de l'eau de refroidissement est de 20 : Heure 8h30 9h30 10h30 11h30 12h30 13h30 14h30 15h30 16h30 Total W3 meau potable Eau condensée g Tableau 5.8 Prévision expérimentale de l'eau condensable avec T5=20°C On remarque que le débit d'eau douce est lié directement à la température de l'eau de refroidissement dans le condenseur. Un gradient de température de 5 peut augmenter le débit d'eau douce jusqu'au double. V. Conclusion Malgré les améliorations portées sur le modèle expérimental, il reste loin des résultats obtenus par le modèle théorique. [...]

[...] Alors c'est une bonne façon de tester notre code. L'exécution des deux procédures pour l'évaporateur et le condenseur a donné les résultats suivants : Evaporateur Condenseur phi en Position Phi Position Figure 3.5 : humidité relative dans l'évaporateur et le condenseur Dans les figures ci-dessus, on remarque que l'humidité relative tend toujours vers 100%, physiquement ces résultats sont acceptables. Test Nous avons comparé les résultats obtenus avec le présent programme à ceux obtenus par LAPLANTE (2003)[16], avec les conditions suivantes : . [...]

[...] On observe que le rendement décroît lorsque T1 augmente lorsque le débit d'air croît. III. Résultats relatifs à l'évaporateur et au condenseur Etant donné que les 2 composantes les plus importantes du système sont l'évaporateur et le condenseur, nous présentons des résultats relatifs à ces deux composantes. Figure 4.7 : circuit air eau entre l'évaporateur et le condenseur 2 : 23 Chapitre 4 Effet de T2 sur le débit de distillat : Soit les donnés initiales suivantes : Résultats théorique & & T7 = 50°C , T5 = 20°C , mliquide = 0.045 kg / mair = 0.02 kg / ω 2 = 0.012 kg vapeur / kg air sec , Aev = Acond = Pev = 20m, Pcond = 20m T2 T3 ω3 (gvap/kgair sec) ϕ 3 T4 ω4 (gvap/kgair sec) ϕ 4 ω3 - ω 4 (gvap/kgair sec) Débit distillât Tableau 4.1 : Influence de T2 sur les températures et l'humidité des sorties On voit clairement que même si la variation de T2 est assez importante, on remarque que le débit de distillât est constant. [...]

[...] ZAYOUTI et coll.(2002) : Distillation solaire : amélioration de la condensation de la vapeur d'eau dans les distillateurs solaires, Dessalination, p 271-276. Sites Internet : http://fr.weather.yahoo.com/tsxx/tsxx0015/index_c.html http://www.inrp.fr/lamap/scientifique/energie/savoir/solaire/sommaire_sol.htm, (image)] http://eosweb.larc.nasa.gov 2 : 39 Annexe ANNEXE A Calcul des coefficients de perte de la vitre pour les capteurs à air et à eau I. Pertes globales d'énergies Le capteur est chauffé par le rayonnement solaire. Les pertes thermiques sont dues à la différence de température entre l'absorbeur et le milieu ambiant. Elles se divisent en trois catégories ; pertes vers l'avant, pertes vers l'arrière et pertes latérales. [...]

[...] La puissance solaire disponible théoriquement à la surface de la terre se situe entre 0,95 et 1,22 kW/m2. A Monastir, (latitude : 36, longitude : 10°7.Est), la moyenne de radiation solaire globale est de 700 et l'insolation moyenne journalière est de 8 heures sur toute l'année. I.2 Bilan thermique d'un capteur : Le capteur à air comprend essentiellement les composantes suivantes: une plaque plane absorbante teintée en noir pour absorber le maximum du rayonnement solaire, une vitre pour sa transmission et la laine de verre répartie sur les faces latérales et au-dessous de la plaque absorbante pour minimiser les pertes thermiques globales. [...]