Prediction analysis of using phase change materials to increase the stability of a salt gradient solar pond

Solar Ponds are large areas consisting essentially of three density-stratified zones: an energy storage zone (Layer Convective Zone ’LCZ’), a thermal insulation zone (Non-Convective Zone ’NCZ’), and a protection zone against natural hazards such as wind and dust (Upper Convective Zone ’UCZ’). The performance and efficiency of solar ponds depend on the stability of the gradient layer. The latter is subject to double molecular diffusion of heat and mass and hydrodynamic movements (double convective diffusion) tend to be homogenized. The coexistence of different diffusions in the stratified system constitutes complex instability phenomena whose physics is poorly known until today. In this study, preliminary experiments showed that the stability of a solar pond could be increased by using phase change materials (PCM) placed at the bottom of the pond.

Les étangs sont des larges étendues formées essentiellement de trois zones stratifiées en densités : une zone de stockage d’énergie (couche inférieure convective "LCZ"), une zone d’isolation thermique (couche à gradient "NCZ") et une zone de protection de système contre les aléas naturels tels que le vent et la poussière (couche convective supérieure "UCZ"). La performance et l’efficacité thermique des bassins solaires dépendent de la stabilité de la couche à gradient. Cette dernière, sujette à la double diffusion moléculaire chaleur masse et aux mouvements hydrodynamiques (double diffusion convective) tend à s’homogénéisée. La coexistence des différentes diffusions dans la stratification constitue des phénomènes d’instabilités complexes dont la physique est mal connue jusqu’à ce jour. Dans cette étude, des expériences préliminaires ont montré que la stabilité d’un étang solaire pourrait être augmentée en utilisant des matériaux à changement de phase (PCM) placés au fond de la couche de stockage.

Solar ponds double diffusion stability phase change material

Étang solaire double diffusion stabilité matériaux à changement de phase