Voici le premier concept de centrale hybride nucléaire et solaire

Combiner les avantages de l’énergie nucléaire et de l’énergie, est-ce possible ? C’est ce que semble proposer Holtec International, qui vient d’annoncer la première centrale hybride, destinée à utiliser les deux sources d’énergie. Au-delà des effets d’annonce, analysons leur solution en détail.

Holtec a été fondée en 1986 aux États-Unis, avec de grandes ambitions dans le domaine de l’innovation et de l’énergie. La société s’est tout d’abord spécialisée dans la recherche de solutions face à certains problèmes opérationnels des centrales, comme la lutte contre les vibrations et la corrosion. Elle a ensuite creusé sa place dans le matériel de stockage et transport des combustibles nucléaires usés. Plus récemment, elle s’est lancée depuis 2010 dans la conception de petits réacteurs modulaires, les fameux SMR, pour Small Modular Reactor.

Dans le cadre de ces développements, Holtec a récemment communiqué sur un concept original : celui de centrale hybride nucléaire et solaire, qu’il appelle Combined Nuclear/Solar Plant (CNSP). La société envisage de pouvoir fournir grâce à cette innovation de l’électricité en base ou en suivi de charge, tout en éliminant l’intermittence de l’énergie solaire.

La combinaison de trois briques énergétiques

Pour parvenir à cet objectif, la société combine trois systèmes. Le premier d’entre eux est un modèle de petit réacteur nucléaire dénommé SMR-300. Il s’agit d’un réacteur à eau pressurisée capable de produire 300 MW sous forme d’électricité, ou 1 050 MW sous forme de chaleur pour des procédés industriels. Ce réacteur semble avoir le vent en poupe, car Holtec a annoncé en décembre dernier le lancement du projet de construction de deux unités sur le site de la centrale nucléaire de Palisades, dans le Michigan.

Le modèle de centrale solaire thermique conçu par Holtec constitue la seconde brique. Ce système, baptisé HI-THERM HSP (pour Hybrid Solar Power, en français Énergie solaire hybride), est une centrale solaire spécifiquement conçue pour fonctionner avec une deuxième source de chaleur. Holtec indique que le système se base sur des techniques innovantes, mais, malheureusement, n’est pas très disert sur ces mêmes innovations.

Image de synthèse d’une installation hybride solaire – nucléaire / Visuel : Holtec International.

Une chaudière innovante à la jonction du nucléaire et du solaire

Le troisième système n’est pas des moindres, il s’agit du Green Boiler, que l’on pourrait traduire par « chaudière verte ». Il est décrit par le constructeur comme un dispositif « trois-en-un ». Il remplit en effet trois fonctions : stockage massif de chaleur, réception de chaleur à haute température, et génération de vapeur surchauffée et à haute pression. Cette dernière fonction est destinée à alimenter une turbine à vapeur pour entraîner un générateur d’électricité.

Dans le cadre du concept de centrale hybride, le Green Boiler sera alimenté en chaleur aussi bien par la centrale nucléaire que par la centrale solaire thermique, en fonction notamment de la production solaire intermittente. Il s’agit là d’une innovation notable, en effet, car le générateur de vapeur n’est généralement pas découplé de la chaudière. Le concept proposé par Holtec présente un autre avantage non négligeable : il peut être intégré dans une centrale préexistante, par exemple, une centrale au charbon. Dans ce cas, le Green Boiler peut être installé en remplacement de la chaudière, mais peut alimenter en vapeur au système de génération électrique déjà installé, qui n’aura donc pas à être remplacé.

Pas d’information précise sur les performances globales

Avec sa centrale hybride innovante, Holtec se positionne en concurrent des systèmes de stockage électrique par batteries, généralement utilisés pour compenser l’intermittence de sources d’énergie renouvelables. Le stockage est en effet ici thermique, et le Green Boiler va servir de capacité-tampon entre l’installation nucléaire et l’installation solaire. Toutefois, l’entreprise ne donne pas de détails sur le mode de fonctionnement du réacteur nucléaire, qui devra probablement, malgré tout, moduler sa puissance pour suivre les variations de production de la centrale solaire.

Holtec n’indique pas non plus les parts respectives des sources solaire et nucléaire dans la production d’énergie. On peut supposer qu’elle dépendra fortement de la surface disponible pour la centrale solaire, ainsi que de sa localisation géographique. Le constructeur indique que la combinaison des deux concepts est très favorable pour améliorer le rendement thermodynamique global de l’ensemble du système – généralement bas pour les centrales nucléaires – mais, encore une fois, il ne fournit pas de données chiffrées. Le concept est donc très intéressant, mais il nous sera nécessaire d’en savoir plus.