Les systèmes solaires par concentration, qu’ils se présentent sous forme de tour en haut de laquelle sont focalisés des centaines de rayons lumineux provenant de miroirs orientés au sol, ou sous formes de miroirs paraboliques faisant converger les rayons sur un tube de quartz situé dans la focale, présentent tous les deux un point commun: la fête s’arrête dès que le soleil se cache. D’où la recherche par les concepteurs d’un mode de stockage de l’énergie thermique solaire disponible quand il fait beau, pour pouvoir en disposer le soir venu par exemple et vendre ainsi son énergie électrique à un bon tarif, en heure de pointe. Cette extension de la plage horaire de production d’électricité de trois ou quatre heures environ dans un premier temps, fait l’objet de recherches et de développements intenses. Le Department of Energy américain vient de débloquer 67 millions de dollars pour aider au financement d’une quinzaine de projets.
Le stockage thermique fait généralement appel l’une des trois familles suivantes:
- le stockage de chaleur dans un solide (énormes blocs de ciment ou de céramiques parcourus par des tubes échangeurs dans lesquels circule le fluide caloporteur)
- le stockage de chaleur dans un liquide (sel fondu)
- le stockage utilisant la chaleur latente de transformation entre deux phases.
Ces systèmes, en tampon avec le circuit principal, doivent être financièrement acceptables et c’est peut-être là le plus difficile, mais ils doivent être aussi compatibles avec les températures hypercritiques (600°C puis plus tard 700°C) de vapeur d’eau pour activer les nouvelles centrales à vapeur à très bons rendements. Ces deux contraintes et bien d’autres, suffisent à rendre le problème très complexe.
Parmi les projets primés les plus intéressants par le DOE citons:
- le projet très avancé d’Abengoa qui veut étudier, pour une tour, un système constitué d’un fluide hypercritique et d’un stockage thermocline en céramique. Dans le stockage thermocline la source chaude est située au dessus de la source froide dans la même cuve.
- le projet de l’Université de New York qui va étudier le CO2 comme fluide caloporteur et qui échangera avec des céramiques à très hautes températures
- le projet de l’Université de l’Arkansas qui veut étudier des bétons supportant des températures de 600°C
Mais il y a aussi des sujets très opérationnels comme celui d’Acciona (22 M$) qui veut installer un stockage thermique de 4 heures et 800MWt pour l’intégrer dans son usine de 64 MWe de Boulder et qui demande un financement d’un prototype (à 22 M$ le prototype va ressembler étrangement à l’unité industrielle!).
Le stockage thermique de l’énergie, spécifique du solaire par concentration, présente un intérêt évident d’accroissement de la plage d’utilisation de la centrale, mais il majore de plusieurs millions de dollars ou d’euros l’enveloppe d’investissement nécessaire. Par exemple, un projet de stockage à base de blocs de béton serait évalué aujourd’hui aux environs de 10 à 12 millions d’euros pour assurer 50 MW d’autonomie pendant trois heures. Il est donc important de réaliser toutes les études d’optimisation avant de se lancer industriellement.
Le 4 Octobre 2008.
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