Centrales thermiques solaires (30 juillet 2012)

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Grégoire Sylvain
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Centrales thermiques solaires (30 juillet 2012) Pour ceux qui sont intéressés par la technique, voici les centrales du futur! Leurs prototypes fonctionnent.

1 Centrales thermiques solaires (30 juillet 2012) Pour ceux qui sont intéressés par la technique, voici les centrales du futur! Leurs prototypes fonctionnent. Pour une description plus précise des différentes techniques, consulter le site de "Outils solaires" La filière semble prometteuse. Selon l'agence Internationale de l'energie (IEA), l'énergie solaire concentrée contribuerait, en 2050, à plus de 10% de la production d'électricité mondiale Revue synthétique des différentes centrales solaires Centrales à capteurs cylindro-paraboliques Capteurs cylindro-paraboliques de la centrale Nevada Solar One "Construites dans les déserts et autres zones arides du globe, les centrales solaires à capteurs cylindro-paraboliques sont une filière du Solaire thermodynamique. La technologie de réflecteurs cylindro-paraboliques est la plus fréquente et est actuellement utilisée par les plus puissantes centrales solaires au monde dans le Sud-ouest des Etats-Unis et dans le Sud de l Espagne. Ce type de centrale se compose d alignements parallèles de longs miroirs hémicylindriques, qui tournent autour d un axe horizontal pour suivre la course du soleil. Les rayons solaires sont concentrés sur un tube horizontal, où circule un fluide caloporteur qui servira à transporter la chaleur vers la centrale elle-même. La température du fluide peut monter jusqu à 500 C. Cette énergie est transférée à un circuit d eau, la vapeur alors produite actionne une turbine qui produit de l électricité." D'après : EcoSources.Info

Selon l'agence Internationale de l'energie (IEA), l'énergie solaire concentrée contribuerait, en 2050, à plus de 10% de la production d'électricité mondiale Revue synthétique des différentes

Vue d'ensemble d'une centrale à capteurs cylindro-paraboliques D'après GDF Suez Centrales à tour La centrale solaire Gemasolar "Gemasolar, la première centrale solaire à associer une tour de

2 Vue d'ensemble d'une centrale à capteurs cylindro-paraboliques D'après GDF Suez Centrales à tour La centrale solaire Gemasolar "Gemasolar, la première centrale solaire à associer une tour de réception solaire et une technologie de transfert d énergie par stockage de la chaleur dans du sel fondu a été inaugurée en octobre Unique en son genre, elle ouvre la voie à de nouvelles technologies de production thermoélectrique. Située près de Séville en Espagne, Gemasolar a une puissance électrique de 19,9 MW ( MWe pour une centrale nucléaire) et la production électrique annuelle attendue est de 110 GWh/an. Cette centrale est composée de héliostats (miroir permettant de suivre la course du soleil durant la journée et orienté vers un point fixe qui capte la chaleur) disposés sur 185 hectares de terres. La chaleur captée par la tour centrale fait chauffer le sel à plus de 500 et génère de la vapeur pour produire l énergie électrique. Le surplus de chaleur accumulé pendant les heures d ensoleillement est stocké dans un réservoir de sel. Ce système d inertie innovant de stockage de la chaleur dans un réservoir de sel fondu lui permet de produire de l électricité pendant 15 heures sans rayonnement solaire (jours de faible

Unique en son genre, elle ouvre la voie à de nouvelles technologies de production thermoélectrique.

3 ensoleillement et durant la nuit). Cette technologie permet d éviter les fluctuations dans l alimentation d électricité." D'après le Portail Algérien des Energies Renouvelables Tours solaires: PS10, PS20 près de Séville, en Espagne En septembre 2009 : "La plus grande centrale solaire à collecteurs d'europe, dénommée PS20, vient d'être inaugurée près de Séville, en Espagne. Elle devrait produire une quantité d'électricité suffisante pour alimenter logements et éviter le rejet dans l'atmosphère d'une quantité de tonnes de CO2 par an. La centrale PS20 est le résultat des efforts de recherche de l'union Européenne, elle fait suite à la construction de la centrale PS10 voisine, première centrale du même type cofinancée par un programme de recherche européen." D'après Techno-Science.net Centrales à capteurs paraboliques Dish Stirling Systems of SBP in Spain Six dish Stirling Systems developed by Schlaich Bergermann und Partner of Stuttgart, Germany, in operation at the Plataforma Solar de Almeria in Spain.

PS20, vient d'être inaugurée près de Séville, en Espagne.

Principe de fonctionnement Principe d'un capteur parabolique Le miroir parabolique réfléchit les rayons du soleil vers un point de convergence, le rayonnement solaire est alors concentré sur le

4 Principe de fonctionnement Principe d'un capteur parabolique Le miroir parabolique réfléchit les rayons du soleil vers un point de convergence, le rayonnement solaire est alors concentré sur le récepteur qui monte en température. Le récepteur en question est un moteur Stirling qui fonctionne grâce à la montée en température et en pression d un gaz contenu dans une enceinte fermée. Ce moteur convertit l énergie solaire thermique en énergie mécanique et ensuite en électricité. Tout au long de la journée, le socle de la parabole s oriente automatiquement face au soleil pour suivre sa course et ainsi profiter d un ensoleillement maximum. Les systèmes à réflecteur parabolique peuvent atteindre C sur le récepteur, et parvenir à des rendements optimaux de conversion de l énergie solaire en électricité en utilisant une faible quantité d énergie. La performance de l ensemble du système est étroitement liée à la qualité optique de la parabole et au rendement du moteur Stirling. Centrales solaires à effet de cheminée Détail à l'adresse : Schéma de principe

Ce moteur convertit l énergie solaire thermique en énergie mécanique et ensuite en électricité.

Centrale de Mansanares à effet de cheminée Les centrales solaires à effet de cheminée sont composées d'une tour immense entourée d'une gigantesque serre.

5 Centrale de Mansanares à effet de cheminée Les centrales solaires à effet de cheminée sont composées d'une tour immense entourée d'une gigantesque serre. La serre est chauffée par le soleil ; l'air chaud circule jusque vers la tour, son seul point de sortie. Cet air chaud plus léger que l'air froid s'élève dans la cheminée. Ce déplacement d'air fait tourner des turbines qui produisent l'électricité. " Les avantages et inconvénients Les avantages : Comme toutes les centrales vues auparavant, c'est une source d'énergie inépuisable et gratuite. Les centrales ne polluent pas Le système fonctionne jour et nuit et sans intermittence car la chaleur est toujours présente sous la serre même la nuit. Elles ne demandent que très peu d'entretien grâce à la simplicité du fonctionnement. Les inconvénients : Ces centrales demandent un investissement très important. Etant donné l'immensité des tours, certaines personnes y voient un gâchis du paysage. Les différentes centrales : Les centrales à effet de cheminée ne sont pas encore très développées puisqu il n y en a actuellement qu une seule de construite et qui ne fournit que 50kW ; des projets pour en implanter de nouvelles, notamment en Espagne et en Australie, sont en cours. La centrale espagnole devrait faire 750 mètres de hauteur et fournir 40MW (soit la demande de personnes en électricité) tandis que la centrale australienne devrait atteindre 1000 mètres et permettre de fabriquer 200MW." D'après TPE de SI - Les énergies de demain

Ce déplacement d'air fait tourner des turbines qui produisent l'électricité.

6 Centrales à réflecteurs de Fresnel Des capteurs à concentration composés de réflecteurs de Fresnel sont actuellement étudiés sur le site de la plate-forme solaire d'alméria depuis Centrale à réflecteurs de Fresnel (principe) Stockage de cette énergie En fabricant de l'hydrogène Avec les centrales solaires on peut envisager de produire de l'hydrogène par thermolyse de l'eau. Les molécules d'eau sont cassées à très haute température et libère des atomes d'hydrogène et d'oxygène que l'on sépare. Des systèmes à catalyseurs permettent de baisser la température de cette thermolyse. L'hydrogène pourra remplacer à terme le gaz naturel avec comme principal risque, l'explosion. Lorsqu'il est mélangé à l'air dans des proportions comprises entre 4 et 75% du volume, l'hydrogène est explosif et l'énergie nécessaire à l'inflammation du mélange est extrêmement basse. Déjà une centaine de stations-service existent dans le monde notamment aux Etats- Unis où l'état de Californie a lancé un grand projet d'autoroute équipée de stationservice à hydrogène. En mars 2005, déjà 16 stations étaient installées pour 95 véhicules. En 2010, 2000 véhicules sont prévus avec 100 stations-service. Dans du sel fondu Pour s'affranchir de l'intermittence, le stockage de la chaleur dans du sel fondu a été choisi dans la centrale Gémasolar (voir ci-dessus). Concrètement, héliostats, des miroirs de 110 m 2 qui suivent la course du soleil, répartis sur 185 hectares font converger les rayons solaires vers un réceptacle situé au sommet d'une tour de 140 mètres. Torressol annonce que 95 % de l'énergie calorifique est concentrée sur le réceptacle, qui atteint une température de 900 C. Cette chaleur est transmise aux sels fondus qui sont portés à 565 C

Les molécules d'eau sont cassées à très haute température et libère des atomes d'hydrogène et d'oxygène que l'on sépare.

7 Une fois chauffé, les sels produisent, via un échangeur thermique, la vapeur qui alimente une turbine couplée à un alternateur électrique. Selon Terrasol, le recours aux sels fondus offre un premier avantage grâce à leur température très élevée qui permet de produire de la vapeur sous pression ce qui accroît le rendement. Autre atout : avec les sels fondus, le solde de l'énergie non utilisée en journée peut être stocké dans un réservoir pour alimenter l'échangeur thermique de nuit. Quand le solaire photovoltaïque ne fonctionne que de jour, la centrale Gemasolar peut produire de l'électricité de jour comme de nuit. Ainsi, le 4 juillet 2011, la centrale a réussi pour la première fois à produire de l'électricité pendant 24 heures sans interruption.

Autre atout : avec les sels fondus, le solde de l'énergie non utilisée en journée peut être stocké dans un réservoir pour alimenter l'échangeur thermique de nuit.

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