Électricité Solaire via la Filière Thermodynamique Basse Température

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1 Sophia Antipolis Energie Développement Électricité Solaire via la Filière Thermodynamique Basse Température Didier ROSSI-SAED 1

2 Identité et activités Sophia Antipolis Énergie Développement Michel Wohrer, Président Christian Lenôtre, Directeur Général Délégué Didier Rossi, ResponsableTechnique Astrid Maestro, Responsable Ingénierie Pierre Urrutti, Responsable Informatique et Régulation Elodie Bondi, Administration et Finance Marc Cardile, Développement Informatique Collaboration avec la Recherche publique : MAPIEM (LPCM3); CNRS MARSEILLE (IM2NP); ARMINES Ainsi que le CARMA, Projet labellisé par Capénergies, soutenu par la REGIONPACA, OSEO et l IPE 2

3 PLAN : Introduction Systèmes électro-solaires: Etat de l art de la filière thermodynamique Présentation du projet : Étude du gisement solaire Chaîne de transformation énergétique Le stockage thermique (matériaux à changement de phase) Conclusion : Positionnement du projet sur les différents marchés 3

4 Combien de tep pour bien vivre...? Index de développement humain OCDE Non OCDE Consommation individuelle d énergie primaire (tep/cap) Source : analyse AIE, UNDP (2004) Source : analyse AIE, UNDP (2004) 4

5 Source : analyse AIE, UNDP (2004) 5

6 Réduire nos émissions de GES Source : analyse AIE, UNDP (2004) 6

7 QUI et COMBIEN? Comparaison entre les émissions brutes de CO2 par habitant en 1998 (CO2 seul, sans les puits) Source : analyse AIE, UNDP (2004) Source (UNFCCC,INED,CSE) 7

8 En pratique Avec les technologies actuelles, il suffit, pour atteindre ce "droit maximal à émettre sans perturber le climat" (de 500 kg d'équivalent carbone de CO2), de faire UNE SEULE des actions suivantes : faire un aller-retour de Paris à New York (en avion) ou consommer kwh d'électricité en Grande Bretagne (ou kwh aux USA), mais kwh en France (à cause / grace!! au nucléaire ) ou acheter 50 à 500 kg de produits manufacturés (soit au plus le tiers d'une petite voiture, moins s'il y a beaucoup d'électronique ou de matériaux rares). ou acheter 1,5 micro-ordinateur à écran plat, ou utiliser 2 tonnes de ciment (une maison moderne de 100 m2 en nécessite 10), ou faire un peu plus de km en zone urbaine embouteillée en Twingo, soit 6 mois de circulation en moyenne en Ile de France, et km en gros 4x4 ou en Mercédès (en ville embouteillée aussi). ou consommer m3 de gaz naturel (soit quelques mois de chauffage d'une maison). Si l'on prend en compte les autres gaz à effet de serre il suffit même de : faire un aller simple à New York ou acheter 120 kg de boeuf avec os ou l de lait. (SOURCE: JM JANCOVICI Source : analyse AIE, UNDP (2004) 8

9 L'énergie électrique en France «La croissance économique est liée à l'augmentation de la consommation énergétique» Source : analyse AIE, UNDP (2004) 9

10 État de l'art Les systèmes à concentration (CSP) régime stationnaire < 400 C régime stationnaire < C 10

11 ANDASOL (Esp) : 50 MWe, m² de capteurs, 179 GWhe 11

12 THEMIS (Fr) : 2,5 MWe, m² de capteurs, 3 GWhe 12

13 PS 10 (Esp) : 11 MWe, m² de capteurs, 23 GWhe 13

14 Plate forme expérimentale d ALMERIA (Esp) 14

15 DISCH Stirling, 10 kwe 15

16 Organigramme étude qualitative et quantitative de l'énergie solaire & bilan énergétique solaire journalier mensuel (kwh/m²/jour et /an) analyse du comportement des capteurs solaires & bilan énergétique thermique journalier mensuel (kwht/m²/jour et /an) Programme de recherche pour la gestion de l'énergie thermique accumulation restitution régulation Transformation de l'énergie thermique en énergie électrique sur la base d'un système adapté (cycle ORC) caractérisation du mode de fonctionnement par une analyse de la demande production directe et/ou différée production stabilisée et/ou de pointe pour le dimensionnement et le chiffrage du système 16

17 Analyse des valeurs radiatives η=η 0 -a 1 T * m -a 2 G.(T* m )² Es i Esmh j Einf k 600 Esup k Stime, Stimem, time, time i j k k 23.9 valeurs de références issues de la station météo de l ISITV par rapport aux bases de données 17

18 Passage de l'énergie radiative vers l'énergie thermique sans concentration Conversion thermo-solaire : η=η 0 -a 1 T * m -a 2 G.(T* m )² 18

19 Analyse du radiatif collecté 900 (W/m²) 800 9,7 kwh/m² 700 8,7 kwh/m² kwh/m² irradiance globale avec un suivi deux axes irradiance globale capteur tubulaire à 35 /horizont ale Irradiance globale sur un plan à 35 /horizontale 4,6 5,6 6,6 7,6 8,6 9,6 10,6 11,6 12,6 13,6 14,6 15,6 16,6 17,6 18,6 Heure Solaire 19

20 Chaîne de transformation énergétique η=η 0 -a 1 T * m -a 2 G.(T* m )² 20

21 Stockage thermique avec des MCP (Matériaux à Changement de Phase) Une fonction stockage d énergie pour: Lisser les variations climatiques aléatoires Optimiser le fonctionnement et donc baisser le coût du MWh e produit Pourquoi des MCP? car comparé à la chaleur sensible, ils permettent: Une densité de stockage 7 à 10 fois plus importante Une température de stockage quasi constante baisse du coût du MWhe par an 21

22 Le stockage thermique Energie thermique restituée Energie thermique issue du solaire Thermochimie à transition de phase dans un mode basses calories 22 Capacité d'accumulation de stockage et de restitution

23 Principe T( C) H de transition (S->L) Point d'enthalpie de fusion Accumulation Solide Transition de phase (S+L) Liquide t 23

24 Principe T( C) H de transition (L->S) Point d'enthalpie de fusion restitution Solide Transition de phase (S+L) Liquide t 24

25 Stratégies d utilisation η=η 0 -a 1 T * -a m 2 G.(T* )² m Énergie thermique de flux Système et technologie de gestion de l énergie thermique Capteurs thermo-solaires optimisés Accumulation par Enthalpie latente Energie radiative solaire non-concentrée Cycle thermodynamique basse température programmable Production électrique de flux 25

26 Domaines d applications programmable de flux Diurne temps réel η=η 0 -a 1 T * m -a 2 G.(T* m )² Diurne/Nocturne/carences solaires Puissance «lissée» «écrètage de puissance» t 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 26

27 Installation expérimentale sur le site de la station météo de l ISITV (Université du Sud Toulon Var)

28 Positionnement du projet 28

29 Sophia Antipolis Energie Développement MERCI POUR VOTRE ATTENTION 29