dessalement d'eau par l'energie solaire - ADU-RES

DESSALEMENT D’EAU D EAU PAR
L’ENERGIE ENERGIE SOLAIRE
Description et Performance des unités unit s
pilotes installées install es à Sfax
Habib Ben Bacha – Aref Y. Maalej – Hamed Ben Dhia
Laboratoire des Systèmes Syst mes Electromécaniques
Electrom caniques
Laboratoire de l’Eau l Eau de l’Energie l Energie et de l’Environnement
l Environnement
Ecole Nationale d’Ing d Ingénieurs nieurs de Sfax – BP W 3038 Sfax – Tunisie

Avantages du Dessalement
Solaire
• Le dessalement de l'eau par l'énergie l' nergie
solaire peut être tre considéré consid comme une
alternative de production d’eau d eau potable
très tr s intéressante,
int ressante, étant tant donné donn :
– la disponibilité disponibilit de cette source d'énergie d' nergie
– énergie nergie gratuite dans toutes les régions r gions de la
Tunisie
– énergie nergie inépuisable
in puisable

Objectifs
les travaux de recherche effectués effectu s dans le
cadre de ce projet ont été focalisés focalis s sur
l’objectif objectif de la maîtrise ma trise de la technique de
dessalement utilisant l’é l’énergie
nergie solaire.
Cette maîtrise ma trise s’int s intéresse resse à :
• La Conception des unités unit s de dessalement
fonctionnant à l’aide aide de l’é l’énergie
nergie solaire ;
• L’installation installation et le suivi du bon
fonctionnement de ce type d’unit d unités. s.

Principe de la Technique de
Dessalement SMCEC
Le Le processus de dessalement du système syst me étudi tudié, , utilise la
méthode thode d’humidification d humidification et déshumidification d shumidification de l’air. l air.
L’installation installation SMCEC, se compose essentiellement des
parties suivantes :
• des capteurs solaires
• une tour d'évaporation
d' vaporation
• une tour de condensation
• des pompes de circulation d’eau d eau

tour
d'évaporation
eau
saumâtre
capteur
solaire
condenseur
eau
condensée

Caractéristiques Caract ristiques de la
Technique SMCEC
Ce concept est très tr s adaptable pour les pays en
voie de développement d veloppement et essentiellement pour
les régions r gions rurales grâce gr ce aux avantages suivants :
• Conception simple,
• main d’œ d’œuvre
uvre non hautement qualifiée, qualifi e,
• durée dur e de vie pouvant dépass d passé 20 ans,
• consommation d’é d’énergie
nergie quasi-nulle,
quasi nulle,
• coût co t d’investissement d investissement minimal,
• l’eau eau produite est d’une d une bonne qualité, qualit , elle peut
être tre utilisée utilis e soit pour l’usage l usage domestique, soit
pour l’agriculture.
l agriculture.

Méthodologie thodologie suivie
Les travaux sont réalis r alisés s selon deux phases :
• à l’é ’échelle chelle laboratoire,
• sur site.
A l’é l’échelle
chelle laboratoire, le travail a consisté consist à
développer velopper l’aspect l aspect théorique th orique (modélisation,
(mod lisation,
dimensionnement et simulation) et la validation
expérimentale exp rimentale des résultats r sultats théoriques
th oriques à l’aide aide
d’une une unité unit prototype installée install e à l’ENIS. ENIS.

Le travail sur site a permis la maîtrise ma trise de
la technique d’installation, d installation, de mise en
marche et du suivi du fonctionnement de
deux stations pilotes intégr int grées es au champ
agricole de l’UTAIM. l UTAIM.

Capteur
solaire
Ballon
De
Stockage
Electro-vanne à trois voies
Echangeur de
chaleur
Module
de
dessalement
Eau distillée

Résultats

Résultats sultats
• Déterminer terminer des caractéristiques caract ristiques thermique et
massique d’un d un nouveau type de garnissage non
conventionnel : l’é l’épine
pine de fagot.
Ce type de garnissage est un produit local
caractéris caract risé par un coût co t d’investissement d investissement quasi-
nul. Il est abondant dans la nature et il assure
une meilleure protection de l’environnement l environnement par
rapport aux autres garnissages à base de
polymères.
polym res.

• Elaborer des modèles mod les dynamiques de
l’é ’étage tage des capteurs solaires, de la tour
d’é ’évaporation vaporation et de la tour de
condensation.
• Développer velopper un modèle mod le dynamique globale
de toute l’installation l installation de dessalement à
partir des modèles mod les construits pour ces
différents diff rents étages. tages.

Modèle Mod le à 2 températures temp ratures pour le capteur Solaire
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
∂T
∂t
dT
dt
f
c
=
=
−
a
1
v
∂T
∂x
+
( f(
t)
−T
f
c
c
1
( T
) + b
c
1
−T
( T
f
f
)
−T
c
)

Modèle Mod le dynamique de la tour d’é d’évaporation
vaporation
∂Tl
∂Tl
ml Cl
= −LCl
−hl
a(
Ti
−Tl
)
∂t
∂z
∂Tg
∂Tg
mgCg = −GCg
−h
ga(
Ti
−Tg
)
∂t
∂z
∂Xg
∂Xg
mg = −G
+ kga(
Xi
−Xg)
∂t
∂z
( X i −X
g)
L vk
g = h l ( Tl
−Ti
) + h g(
Tg
−Ti
X
i
=
0
. 62198
P
1 − P
ws
ws
)

• Simuler le fonctionnement de chaque étage tage pour la
recherche de l’effet l effet des différents diff rents paramètres param tres de
commande et de perturbation sur le comportement de ces
grandeurs de sortie.
• Simuler le fonctionnement globale de l’installation l installation pour
vérifier rifier l’effet l effet du couplage des différents diff rents étages tages sur la
production en eau distillée distill e et de prévoir pr voir son comportement
suite aux variations météorologiques.
m orologiques.
• Valider expérimentalement exp rimentalement les différents diff rents modèles mod les établis. tablis.
• Exploiter les modèles mod les validés valid s pour le dimensionnement de
ce type d’unit d unité de dessalement.

l/h
32
28
24
20
16
12
I
(W/m2)
8
4
0
Octobre
Novembre
Décembre
Janvier
Février
Production mensuelle en eau distillée de l’unité pilote n°1
du 19 octobre 1997 au 20 juillet 1998.
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Octobre
Novembre
Décembre
Janvier
Février
Mars
Mars
Avril
Avril
Mai
Mai
Juin
Juin
Juillet
Juillet
mois
mois
Variation mensuelle de la densité du flux solaire reçue par
les capteurs du 19 octobre 1997 au 20 juillet 1998

l/h 45
40
35
30
25
20
15
10
I
(W/m2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031
mois
700
600
500
400
300
200
Production en eau distillée de l’unité pilote n°2
du 1 au 31 août 1997.
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031
Variation de la densité du flux solaire reçue par les capteurs
du 1 au 31 août 1997.
jour

PERSPECTIVES
• l’optimisation optimisation de la production en eau distillée distill e à un coût co t
minimal ;
• l’autonomie autonomie du fonctionnement de l’installation
l installation à l’aide aide de
l’int intégration gration de la technologie photovoltaïque;
photovolta que;
• l’é ’élaboration laboration d’une d une étude tude technico-économique technico conomique et technico-
commerciale en vue de l’industrialisation l industrialisation de ce genre
d’unit unité de dessalement ;

PERSPECTIVES dans le cadre d’un d un
Projet de Recherche Fédéré F
(PRF: Maîtrise Ma trise des techniques de dessalement solaire)
• la conception et la réalisation r alisation d’une d une unité unit de
dessalement d’eau d eau par l’é l’énergie
nergie solaire pour
produire de l’eau l eau potable à une petite
communauté communaut à partir de nos produits et matières mati res
premières premi res locaux :
– Capacité Capacit de production estimée estim : 500 à 1000 litres/jour
– Taille de la population ciblée cibl : 100 habitants
• développement veloppement d’une d une méthodologie m thodologie de
maintenance et de suivi pour la bonne conduite
de ce genre d’installation.
d installation.