Cette innovation pour les centrales solaires tehermodynamiques peut produire de l'énergie à moindre coût
Aux côtés de l’entreprise espagnole Tekniker et de huit autres organismes européens, la PME française Sirea participe au développement d’un nouveau système de centrale solaire thermodynamique (CSP) dans le cadre du projet européen MOSAIC. L’objectif est de produire de l’électricité à moins de 0,10 €/kWh.
Connue depuis l’antiquité, comme nous le rappelle la légende des «miroirs ardents» d’Archimède, la technologie du « solaire thermodynamique » ou « solaire à concentration » (CSP[1]) consiste à disposer une grande quantité de miroirs pour focaliser les rayons solaires vers des tubes dans lesquels circule un fluide caloporteur, généralement de l’huile ou un sel fondu.
Ce fluide est ainsi chauffé à des températures de l’ordre de 250 à 1 000°C et peut, après avoir échangé sa chaleur avec un fluide secondaire (généralement de la vapeur), produire de l’électricité dans des turbines qui entraînent des alternateurs.
Ce procédé de production d’énergie est encore relativement peu développé au niveau mondial. Mais des perfectionnements techniques récents permettent d’améliorer la compétitivité de la technologie.
Un concept innovant
Le projet, baptisé « MOSAIC » auquel participe la PME française Sirea vise à déployer et valider un concept innovant de centrale solaire thermodynamique (CSP) à haut rendement et faibles coûts de mise en œuvre. Doté d’un budget de 5 millions d’euros financé par l’Union Européenne dans le cadre du programme Horizon 2020, le projet est coordonné par l’entreprise espagnole Tekniker. Le consortium vient de terminer la construction du prototype de 300 kWth. L’installation thermique est désormais complète et tous ses composants sont opérationnels.
Faisant suite aux étapes d’analyse, de conception et d’optimisation, un nouveau système de tracking va être déployé sur l’installation pilote du Centre National des Énergies Renouvelables (CENER) à Sanguesa, en Espagne. Basé sur un système « cinématique parallèle », le tracker pilotera à l’aide de huit câbles, le positionnement du récepteur mobile afin de recueillir le rayonnement solaire concentré au-dessus du champ de miroirs.
« La mise en service du tracker aura lieu dans les semaines à venir dans le but de tester en conditions réelles le positionnement idéal du récepteur selon le niveau de précision recherché » nous explique David Grand, chargé de communication chez Sirea. Viendront ensuite les phases d’essais du récepteur, de la boucle thermique et du champ solaire. Une fois chaque sous-système validé, des tests fonctionnels seront effectués sur l’ensemble de la centrale à partir de l’été 2021 jusqu’à l’automne.
Faible coût et rendement élevé
Impliquée dans le projet depuis son lancement en 2016, l’entreprise tarnaise Sirea, spécialisée dans l’énergie et l’automatisme industriel, a été chargée de l’ensemble des études électriques et a également développé le système de contrôle et de commande de la centrale. « Un tiers de nos 35 collaborateurs a travaillé sur ce projet d’envergure et de notoriété internationale » nous précise David Grand.
L’objectif du projet MOSAIC (MOdular high concentration SolAr Configuration) consiste à déployer et valider un concept de centrale CSP caractérisé par un faible coût de mise en œuvre pour des niveaux d’efficacité élevés par rapport aux technologies actuelles. Il permettra également de réduire le coût de production de l’électricité.
La centrale se compose d’un concentrateur sphérique fixe, agencé dans une configuration « semi-Fresnel », et d’un récepteur mobile avec un système d’entraînement en boucle fermée. Cette architecture permet de réduire le nombre de pièces mobiles et donc le coût du champ de miroirs, en maintenant des niveaux élevés de concentration des rayons solaires. Ainsi, les températures restent élevées, les rendements du cycle thermodynamique aussi, rendant l’utilisation du système de stockage thermique plus efficace.
[1] CSP : concentrated solar power. Le terme est aussi utilisé en français
Commentaires
Le solaire thermodynamique est, en zone tropicale, un bon complément du solaire PV, en pouvant produire uniquement durant la nuit (et le matin et le soir). Il est néanmoins en concurrence avec les batteries, qui peuvent également stocker une partie de l'énergie éolienne.
Il semble logique que l'Espagne équipe toutes ses centrales de système de stockage et décale toute l'actuelle production de jour (souvent excédentaire avec le PV), pendant la nuit.
On n'aura jamais trop d'électricité le jour sachant que l'activité économique, grosse consommatrice, est active le jour. En revanche, on n'aura jamais un gros besoin d'électricité la nuit...... pour dormir.
Il n'y a que ceux qui, comme les réacteurs nucléaires, ne savent pas quoi faire de leur production la nuit, la stocke dans des millions de m3 d'eau sanitaire en vous les faisant payer bien que vous ne preniez jamais de bains à 3 heures du matin.
Il y à que les vendeur de frigo qui stock la nourriture la nuit, personne ne mange à 3h du mat. Même logique.
On peut avoir trop d'électricité de jour il y a juste à regarder les prix du kwh en fonction du vent ...
"Le jour" chose bien relative à nos latitude.
Logique très différente qui semble vous passer au dessus de la tête...
Si vous ne mettez pas votre poulet au frigo lorsque vous ne le mangez pas vous risquez de devoir le mettre à la poubelle lorsque vous décidez de le manger.
Vous ne jetterez pas l'eau à l'égout si vous ne l'avez pas chauffer lorsque vous n'aviez pas besoin d'eau chaude. Pire encore à la chauffer trop avant d'en avoir besoin vous perdez une partie de la dépense faite pour ce chauffage car elle aura perdu de la température.
Ensuite vous faites une double grosse erreur de mesure en prenant le tarif du KWh en fonction du vent pour savoir quand on a besoin d'électricité :
1 Le vent n'a rien à voir avec la hauteur du besoin en électricité
2 Le prix de l'électricité non plus n'a rien à voir avec la hauteur du besoin en électricité.
Pour cela une seule mesure, la courbe RTE du besoin de consommation :
Eco2mix – Consommation d’électricité moyenne en France | RTE (rte-france.com)
A votre service,
Soyons tolérants...
Chacun possède sa vue des choses.
Être tolerant ne consiste pas à admettre n'importe quelle fadaises, car il ne s'agit pas en l'occurrence d'une question de goût et de couleurs mais de technologies et de raisons.
Dans ce domaine touts les verbiage ne se valent pas, les vagues sentiments ne sauraient se substituer aux faits constatés avec connaissance de leur cause.
Si vous acceptez de vivre uniquement entre 10h et 18h de mars à septembre, alors pas besoin d'autre chose que du PV.
La production électrique durant la nuit en Allemagne et Espagne (des pays peu nucléarisés: 15% et 25%) est de seulement 1/3 de moins que celle durant la journée.
De plus, les pointes de consommation le matin et le soir ne correspondent pas aux périodes de production significative de PV.
Bref, il faut stocker autant d'électricité solaire qu'il n'en est directement consommé durant la journée.
Il n'est pas question de vivre uniquement entre 10 h et 18 h et que de mars à septembre mais de comprendre que déjà aujourd'hui alors que l'activité économique industrielle ne couvrent que tres peu leur besoin en énergie par l'électricité nous avons déjà les pointes de besoin électrique dans la journée et non la nuit. Mais effectivement aujourd'hui par exemple entre 4h et 13 heures nous avions 35% (40GW et 54 GW) d'écart en consommation alors que si nous convertissons à l'électricité les énergies d'origine fossile nécessaire à l'industrie active en phase diurne les 54 GW deviendront au moins 162 GW (x3) alors que les 40GW nocturne resteront du même ordre.
Par ailleurs il n'y a pas une pointe de consommation le matin mais une étendue du besoin étalé sur 9 heures d'affilé allant de 7h à 16 h regardez la courbe de consommation de RTE un jour de semaine comme aujourd'hui. Quand au Pic de consommation du soir ils sont tous les deux artificiels et pour faire plaisir au réacteurs nucléaires. Avec un chauffage au solaire dans la journée il n'y aura pas besoin de pousser les radiateurs au max à 19 heures en rentrant du boulot pour retrouver une température de confort qu'il suffira simplement d'entretenir durant la nuit puisqu'on a compris qu'il fallait isoler les habitations, et l'autre pic de 22h à 1 h qui chauffe l'eau sanitaire il disparait également puisque cette eau sera chauffée au Soleil dans la journée.
Vous voyez que tout concourt à accroitre considérablement la production d'énergie dans la phase diurne du cycle et que la nuit vous n'avez besoin que de très peu d'électricité.
Faites donc l'expérience durant plus sieurs jours consécutifs aussi bien en hiver qu'en été comme je l'ai fait moi-même durant une année entière, avec et sans activer le cumulus, vous serez surpris de découvrir qu'en été c'est lui qui consomme 80% de l'électricité nocturne et plus de 50% en hiver (bien que là cela dépende grandement de votre lieu de résidence).
Je pense qu'il n'y aura jamais lieu de stocker de l'énergie produite en phase diurne pour la transférer en phase nocturne, En revanche, l'inverse est plus que probable avec les éoliennes qui produiront de façon surabondante la nuit par rapport au besoin, notamment en été.
Il est clair que: le chauffe-eau électrique peut être programmé entre 10h et 18h. Le lave-vaisselle et le lave-linge aussi.
Les batteries des voitures électriques aussi (notamment le week-end ou selon les ENR disponibles le reste du temps).
Par contre, la pointe du soir est due à la cuisine et pour regarder (des bêtises à) la télé. Celle-là existera toujours. Il y a également de nombreux trains entre 6h et 10h du matin et entre 18h et 22h le soir qu'il faut bien faire avancer. Et l'industrie qui reste et qui fonctionne en 2x8 ou 3x8. Et nos ordinateurs et réfrigérateurs.
Oui mais tout cela ne pèse rien comparé à l'accroissement nécessaire de passage à l'électricité uniquement diurne. Regardez seulement ce que pèse l'électricité dans l'ensemble du mixe énergétique., c'est édifiant.
La tep n'est plus l'unité de mesure appropriée. Même l'AIE le dit !
Si tout devient électrique, ce sera le kwh à l'échelle d'une personne et le twh à l'échelle d'un pays.
Si l'électricité pèse peu dans le mix énergétique, c'est parce que le rendement du moteur thermique est bien plus faible que celui du moteur électrique.
Sans parler de la consommation des chaudières au gaz par rapport aux pompes à chaleur.
Vous ai-je dit que le TEP était la mesure appropriée ? Vous mélangez décidément tout.
Ce n'est une question de choix d'unité qui ne change rien à l'affaire, que vous les comptabilisiez en joules, en KWh ou en TEP ne change rien au fait que ce que nous avons d'électrique aujourd'hui dans la consommation d'énergie n'est qu'une faible partie de l'ensemble de l'énergie utilisée. Tout ne deviendra pas électrique un bonne partie, heureusement, restera sous forme thermique ne serait-ce que par le thermique naturel qu'il soit solaire, ou géothermique par exemple, ou encore artificiel par combustion de végétaux, donc également renouvelable, mais je pense que l'essentiel sera converti à l'électricité car cet essentiel c'est le transport et l'industrie qui a besoin de puissance mécanique lesquels brulent tous deux du fossile surtout les hydrocarbures. Déjà les TGV, par exemple, roulent de jour les nuits étant surtout réservées aux transport de marchandises. Les véhicules électriques se rechargeront surtout de jours sous les ombrières des parkings et il faudra se reconvertir à l'heure solaire au lieu d'avoir 1 à 2 heures d'avance sur lui dont la fâcheuse conséquence est de créer un besoin avant que le Soleil ne soit en mesure de produire même avec des PPV verticaux. La mutation du mode de vie est inéluctable et pas seulement dans l'économie d'énergie dont on nous rabâche les oreilles, mais dans la transformation massive de la production liée à la présence du Soleil et donc ne laisser à la nuit que ce dont elle a besoin sans lui transférer la moindre ressource solaire. Pour la nuit les éoliennes et le résiduel de solaire à concentration seront toujours suffisant je ne crains pas un manque d'énergie pour la nuit, il y a assez de renouvelables permanents comme l'hydraulique qui fourni déjà 13% de notre mixe électrique, les marées, les courants, la houle, la bioénergie, tous en appui de l'éolien qui ne va pas se coucher parce qu'il fait nuit et il y en aura certainement de trop même avec le chauffage en hiver et les climatiseurs en été.
Que le moteur électrique soit plus efficace que le moteur thermique ce n'est pas un scoop, mais ce n'est pas ce qui justifie que l'électricité ne soit que le 1/6 de l'énergie consommé dans le monde, le problème n'est donc pas que dans un problème de moteurs, ni même dans les comparaisons entre chaudières à gaz et les PAC. La conversion de l'industrie est certainement le premier problème. J'ai travaillé il y a plus de 50 ans dans l'industrie de la transformation du caoutchouc, et pour les grandes pièces comme les tapis de voitures de l'époque, le moulage et la vulcanisation de faisait avec des presse de 100 tonnes utilisant encore le charbon, et pour les plus modernes du gaz, à la fois pour la chaufferie de vulcanisation que pour exercer la pression mécanique par vapeur sous pression de la mâchoire des presses. C'est cette industrie lourde qui utilise encore la vapeur pour actionner d'énormes machine plieuses de métal ou presse qui fait que l'électricité est presque marginale dans l'énergie totale consommée sur la planète, et sans pouvoir le prouver je ne me fais pas d'illusion sur l'origine de l'énergie qui actionne ces machines aujourd'hui en Chine ou ailleurs où cette industrie la plus lourde a été délocalisée et même pour celle qui est restée en France et dans les pays occidentaux en général. C'est bien cette industrie qu'il faut convertir à l'électricité propre comme le transport car à eux deux ils doivent peser entre la moitié et les 3/4 du convertible à l'électricité et ça se passe ...... en journée.
Un vaste parc de batteries sera nécessaire pour récupérer une partie de l'énergie solaire durant la journée pour répondre à la demande en début de matinée de 6h à 9h et début de soirée de 18h à 21h.
Ce parc servira également en automne et hiver, à prolonger d'une demi-journée les périodes de forte production d'électricité d'origine éolienne.
Cela est d'ailleurs précisé dans le scénario allemand "100% renouvelables".
La première chose à faire sera de revenir à l'heur solaire afin qu'il soit déjà efficace quand l'activité économique démarre. Avoir de l'avance 1h ou 2h sur le Soleil dans le cadre d'un 100% ENR n'a aucun sens. Quant à stocker l'électricité produite par le solaire, cela n'a aucun sens non plus car elle est produite au moment où précisément on en a le plus besoin, dans la journée quand l'activité économique est active, on en n'aura donc pas de trop, et l'on ne stocke que ce que l'on a en trop, pas ce dont on manque.
En revanche, les éoliennes qui n'ont cure que ce soit le jour ou la nuit sont d'un mode de fonctionnement asynchrone au niveau du cycle diurne, ce qui les amène régulièrement à surproduire par rapport au besoin, et c'est les surabondances éoliennes qui doivent éventuellement être stockées sous une forme ou une autre (Chimique, gravitationnelle, thermique, mécanique....) pour être réutilisées dans les périodes où les conditions météorologiques sont défavorables aux renouvelables variables.
Les éoliennes n'ont pas de cycle diurne mais uniquement un cycle saisonnier, tandis que le solaire est tributaire des deux cycles, diurne et saisonnier. En revanche, il sont tous deux plus réguliers que celui qui affecte les éoliennes, la nuit n'est jamais une surprise, et la couverture nuageuse souvent partielle, de plus, même couvert, les PPV produisent car ils ont besoin de lumière pas forcément de Soleil de façon directe.
Le solaire thermique assure son propre stockage et permet de prolonger la disponibilité bien après le coucher du Soleil et, selon l'investissement, même jusqu'au lendemain matin. Mais le principal atout repose sur le foisonnement notamment pour l'éolien car il y a toujours du vent quelque part même en se limitant à la France. Au pire il n'y a absence totale de vent que 3 ou 4 jours par an. Il est faux de parler de longues périodes allant jusqu'à 10 jours sans vent nulle part, comme il se colporte sur les forums. Une éolienne produit de façon variable durant 80% du temps Imaginer que les 20% du temps où elles sont arrêtées se trouve être le même moment pour toutes relève du fantasme comme en témoignent les études ayant compilées 20 ans de données enregistrées par météo France. Vous même pouvez faire comme moi enregistrées quotidiennement les cartes vent de Cartes des vents en France (meteorama.fr) et vous constaterez combien ces supposées longues périodes anticycloniques n'ont de réalités que dans l'esprit de ceux qui ne vérifient jamais rien, même de ce qui est facile et peu contraignant.
En vérité, le seul stockage nécessaire est un stockage de courte durée mais réactif pour palier les variations de charge du réseau.
Le décalage de l'heure entraîne la perte, en début de soirée, de ce qu'il fait gagner le matin ou inversement.
Vous dites qu'il n'y a pas besoin de stocker l'électricité d'origine solaire, regardez donc les courbes de production d'électricité en Allemagne et en Espagne. Les capacités de stockage par STEP sont déjà largement dépassées.
Il faut être précis sur les horaires et à propos des cas dans lesquels l'électricité d'origine solaire peut être directement consommée: batteries de voitures et de certains trains, les cumulus d'eau chaude sanitaire, certains appareils électroménagers.
L'industrie continuera de tourner en 2x8 ou 3x8. Sa plus grande électrification nécessitera d'ailleurs une plus forte production d'électricité.
Enfin, ne pas oublier que solaire et éolien se complètent: il y a généralement moins de soleil lorsqu'il y a du vent et inversement, ce qui fait que les batteries ont très souvent un rôle à jouer.
La quantité de matière issue de la biomasse servant de combustible pour les centrales thermiques de back-up est assez limitée, d'où également l'importance des batteries, permettant un plus fort taux de pénétration du solaire.
Imaginez que nous ayons une heure légale décalée de 8 h sur l'heure solaire et que je vous dise qu'il faut se recaler sur l'heure solaire,
Vous me diriez encore que ce que l'on gagne le matin on le tepetd le soir ?
Tant que vous en êtes à de pas comprendre des sujets aussi simples on ne peut pas discuter.
Désoler, je n'ai que trop perdu de temps.
Vous dites "utiliser pendant la journée" sans préciser les différentes tranches horaires, sans faire le tri précisément entre les différents usages qui peuvent absorber directement ou pas l'énergie disponible: ça n'a aucun sens.
"Tant que vous en êtes à de pas comprendre des sujets aussi simples on ne peut pas discuter. Désoler, je n’ai que trop perdu de temps". De même.
SR: "la bioénergie, tous en appui de l’éolien"
En France, Allemagne, Espagne, au RU: les centrales à biomasse fonctionnent en continu. Elles ne s'adaptent pas du tout aux productions éoliennes et solaires comme les centrales à combustibles fossiles, alors que cela devrait être leur vocation. "On brûle du bois et des déchets (voire du biogaz ?) en continu, ce qui a pour conséquence un écrêtage de plus en plus fréquent des ENR. Pourquoi cette apparente aberration ?
Elle ne sont simplement pas encore dans le rôle final qu'elles auront pour mission lorsque les renouvelables variables seront de puissance suffisante pour ne se trouver en sous-production par rapport au besoin qu'occasionnellement, disons plutôt "pas trop souvent" car elles seront essentiellement en mode de veille prêtes à intervenir, et nous sommes encore tous loin du compte. Elles sont donc simplement utilisées de façon similaire aux centrales à charbon en étant partie constituante du socle de fourniture de besoin permanent avec le nucléaire, le charbon, une partie non compressible de l'hydroélectricité correspondant au débit des rivières et fleuves sans stockage ni perte de réserve dans les barrages, et enfin comme les centrales à gaz en mode veille.
Le mode de fonctionnement des centrale à bioénergie sera appelé à se modifier dans l'avenir avec l'accroissement du parc des renouvelables variables et sera différent selon qu'il s'agit de thermique directe (utilisation de bois à la place du charbon dans une centrale à flamme) qui risque de perdurer dans le "socle de production minimum permanente" ou sortant de méthanisation sera utilisé comme aujourd'hui les centrales à gaz naturel en mode veille pour pouvoir intervenir en suivi de charge. Mais nous sommes encore loi d'avoir atteint ce niveau d'équipement.
L'Allemagne et l'Espagne sont déjà en situation de surproduction fréquente d'ENR, et également en situation de sous-production fréquente d'ENR.
Les interconnexions ne suffisent pas à réguler complètement cela.
Regardez, contrairement aux centrales thermiques fossiles, la production des centrales à biomasse est constante.
Ce sont les seules centrales thermiques à ne pas s'adapter. Même le nucléaire français ou suisse le fait.
Cela doit être dû à un problème de retard dans la législation, comme bien souvent.
En surproduction ENR elles ne le sont en pratique jamais. On ne peut pas dire qu'il s'agit de surproduction ENR tant que le 100% du besoin n'est pas atteint uniquement avec les ENR. Il ne s'agit toujours que de surproduction avec la sommes des moyens de production simultanés. Les autres moyens ne peuvent pas jouer le rôle de régulateurs instantanés, c'est tout ce que l'on constate. De toutes les façons il faudra considérer deux catégories de BIOénergie celle qui fonctionneront par exemple en brulant du bois et qui ne seront pas plus souple que les centrales à charbon et celles qui seront utilisées dans les centrales à gaz, les plus souples qui seront les régulateurs. Pour l'instant la somme des deux étant insignifiante, environ 1% du mixe il est inutile de leur faire jouer le même rôle que l'hydraulique qui est le seul système régulateur de la charge aujourd'hui en France, par exemple, grâce à notre formidable ressource qui représente 13% du mixe électrique.
A hauteur de 1% on ne peut avoir aucune prétention à assumer le suivi de charge.
Un ordre de grandeur de 1,5% en France (2% par rapport à l'électricité consommée en France), mais un ordre de grandeur de 10% constant en Allemagne, alors que cet ordre de grandeur devrait, aujourd'hui, en théorie, varier au moins de de 0 à 20%, et en pratique, comme il n'est pas rentable d'éteindre complètement ces centrales thermiques, de 2 à 18%.
Effectivement une centrale thermique doit rester en marche permanente au niveau d'un ralenti qui permet de repartir rapidement en cas de besoin.le cas particulier est le nucléaire qui ne peut pas rester à un ralenti siffidamment bas très longtemps car elle consomme trop rapidement ses ressources de bore neutrophage, c'est le manque de souplesse caractéristique du nucléaire qui est mis en évidence.
Non ce n'est pas le nucléaire mais la technologie nucléaire utilisée.
Si l'on passe à des centrales Thorium sels fondus fluorés, il y aurait d'autres solutions pour dynamiser la production électrique.
Ne rêvez as avec le thorium, il n'intéresse pas les militaires alors il sera ignoré, car c'est le militaire qui mène la danse nucléaire