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Installation solaire thermique

Centrale solaire
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Centrale solaire thermique

Centrale solaire thermique

Une centrale solaire thermique ou une centrale solaire thermique est une installation industrielle dans laquelle le rayonnement solaire est utilisé pour produire de l'électricité.

Le rayonnement solaire est utilisé pour chauffer un fluide. Avec le fluide chaud et grâce aux lois de la thermodynamique, de la vapeur peut être générée. La vapeur entraîne une turbine à vapeur connectée à un générateur.

Ces types de centrales ont le même principe de fonctionnement que les centrales thermiques ou nucléaires. La différence est la source de chaleur. Dans l'énergie solaire thermique, la source de chaleur est le Soleil, tandis que dans les autres, ce sont les combustibles fossiles et l'uranium, respectivement.

Comment fonctionne une centrale solaire thermique?

Le fonctionnement d'une centrale solaire thermique repose sur l'obtention de la chaleur du rayonnement solaire et son transfert vers un milieu caloporteur. C'est généralement de l'eau.

Afin d'élever la température de l'eau aux niveaux élevés souhaités, le rayonnement solaire maximal doit être concentré en un point. De cette façon, des températures de 300ºC à 1000ºC peuvent être obtenues. Plus la température est élevée, plus les performances thermodynamiques de la centrale solaire thermique sont élevées.

La capture et la concentration des rayons solaires se font au moyen de miroirs à orientation automatique qui pointent vers une tour centrale où le fluide est chauffé, ou avec des mécanismes plus petits de géométrie parabolique. L'ensemble de la surface réfléchissante et de son dispositif d'orientation est appelé héliostat.

Il existe différents flux et cycles thermodynamiques utilisés dans les configurations expérimentales. Les cycles utilisés vont du cycle de Rankine (utilisé dans les centrales nucléaires, les centrales au charbon) au cycle de Brayton (centrales au gaz naturel). De nombreuses autres variétés telles que le moteur Stirling ont également été fabriquées. Les cycles les plus utilisés sont ceux qui combinent l' énergie solaire thermique avec le gaz naturel.

Quelle est l'efficacité d'une centrale thermoélectrique?

L'efficacité d'un système de concentration d' énergie solaire dépendra des facteurs suivants:

  • La technologie utilisée pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique.
  • Température de fonctionnement du récepteur et rejet de chaleur.
  • Pertes thermiques dans le système
  • La présence ou l'absence d'autres pertes de système

En plus de l'efficacité de conversion, le système optique qui concentre la lumière solaire ajoutera également des pertes supplémentaires.

Les systèmes du monde réel revendiquent une efficacité de conversion maximale de 23 à 35% pour les systèmes de type «tour de puissance», fonctionnant à des températures de 250 à 565 degrés Celsius. Avec une turbine à cycle combiné, le rendement est plus élevé.

Les systèmes Dish Stirling, fonctionnant à des températures de 550 à 750 degrés Celsius (277 à 477 degrés Kelvin), revendiquent une efficacité d'environ 30%.

En raison de la variation de l'incidence du soleil pendant la journée, le rendement de conversion moyen atteint n'est pas égal à ces rendements maximaux. Les rendements nets annuels du solaire à l'électricité sont de 7 à 20% pour les systèmes pilotes de tour de puissance et de 12 à 25% pour les systèmes de plaques Stirling à l'échelle de démonstration.

Quels sont les effets environnementaux des centrales solaires thermiques?

Les centrales solaires thermiques ont une série d'effets environnementaux, en particulier dans:

  • La forte utilisation de l'eau.
  • Grandes surfaces occupées.
  • L'utilisation de matières dangereuses.
  • Effets sur les oiseaux.

L'eau est généralement utilisée pour refroidir et nettoyer les miroirs. Des agents de nettoyage (acide chlorhydrique, acide sulfurique, acide nitrique, fluorure d'hydrogène, acétone et autres) sont également utilisés pour nettoyer les surfaces des semi-conducteurs.

Certains projets examinent différentes approches pour réduire l'utilisation d'eau et d'agents de nettoyage, notamment l'utilisation de barrières, de revêtements antiadhésifs sur les miroirs, les systèmes de brouillard d'eau et autres.

Effets sur la faune et les oiseaux

Les insectes peuvent être attirés par la lumière vive causée par la technologie solaire concentrée, et par conséquent, les oiseaux qui les chassent peuvent être brûlés s'ils volent près de l'endroit où la lumière est concentrée.

Cela peut également affecter les oiseaux de proie qui chassent les oiseaux.

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Date de publication : 22 juin 2017
Dernier examen : 11 avril 2020