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Énergie solaire thermique à haute température

Énergie solaire thermique à haute température

L'énergie solaire thermique à haute température est la technique permettant de générer de l' énergie électrique grâce au rayonnement solaire. La production d'énergie électrique est réalisée dans des centrales solaires thermiques qui utilisent des capteurs solaires pour concentrer le rayonnement solaire en un point.

En utilisant cette technique de concentration, des températures supérieures à 500 degrés Celsius sont atteintes, qui sont utilisées pour produire de la vapeur. Désormais, une centrale solaire thermique fonctionne de la même manière qu'une centrale thermique classique :

  • Générer de la vapeur.

  • Entraîner une turbine à vapeur pour obtenir de l'énergie mécanique.

  • Conduire un alternateur pour obtenir de l'énergie électrique.

La différence entre une centrale solaire thermique et une centrale thermique conventionnelle est que la centrale thermique solaire utilise l'énergie solaire pour produire de la vapeur, tandis que la centrale conventionnelle utilise de l' énergie fossile.

Ce type d'énergie est considéré comme une source d'énergie propre et renouvelable.

Les technologies utilisées dans ce type d'installation sont :

1. Capteurs solaires paraboliques

Énergie solaire thermique à haute température

Les capteurs à auge parabolique concentrent le rayonnement solaire à travers des miroirs de forme parabolique dans un tuyau absorbant qui passe par l'axe de la parabole. A l'intérieur de ce tuyau absorbant est chauffé un fluide qui peut atteindre des températures allant jusqu'à 450ºC.

Selon l'application solaire et la température à atteindre, un type de fluide ou un autre est utilisé. Pour une température maximale de 200 degrés Celsius, de l'eau déminéralisée ou de l'éthylène glycol peuvent être utilisés comme fluides de travail et pour des températures supérieures à 450 degrés Celsius, des huiles synthétiques sont utilisées.

Pour obtenir une efficacité énergétique optimale, ce type de capteur de concentration doit progressivement modifier sa position, s'adapter à la position du Soleil en tournant autour de l'axe parallèle à sa ligne focale pour profiter du rayonnement direct du Soleil.

2. Centrales solaires à tour

Énergie solaire thermique à haute températureCe système d'énergie solaire thermique est basé sur la concentration du rayonnement solaire vers un point sur une tour. Il est également connu sous le nom de systèmes récepteurs centraux.

Les systèmes de tour sont constitués d'un champ d'héliostats (miroirs mobiles à 2 axes). Les héliostats captent et concentrent le rayonnement solaire sur un récepteur, installé au sommet d'une tour centrale.

Le fonctionnement de ce type de centrale renouvelable est simple, le récepteur solaire central génère de la vapeur à haute température. La vapeur générée est ensuite utilisée pour entraîner une turbine à vapeur. Grâce à la turbine à vapeur, un travail mécanique est obtenu sous forme d'énergie cinétique (un arbre en rotation) qui, grâce à un générateur électrique, va être convertie en énergie électrique.

Énergie solaire thermique à haute température.

3. Disques paraboliques

Énergie solaire thermique à haute températureLes disques paraboliques sont des systèmes qui concentrent l'énergie solaire à un endroit où se trouve le récepteur solaire et un moteur Stirling ou une microturbine couplée à un alternateur.

Le fluide situé dans le récepteur est chauffé à des températures de plus de 750 degrés Celsius, obtenant ainsi une certaine énergie thermique. L' énergie thermique obtenue est utilisée par le moteur Stirling ou la microturbine pour produire de l' électricité.

Un moteur Stirling est un moteur à combustion externe, ce qui signifie que l'approvisionnement en énergie peut être réalisé grâce à l'énergie solaire concentrée. Un alternateur couplé au moteur Stirling profite du mouvement généré par le moteur pour produire de l'énergie électrique. L'électricité produite par cette ressource renouvelable peut être connectée au réseau électrique pour être vendue ou dans la plupart des cas, elle peut être utilisée pour la consommation directe.

Cette technologie est encore en expérimentation et est encore moins rentable que celle des miroirs à tour ou paraboliques.

Énergie solaire thermique à haute température.

4. Récepteurs de Fresnel linéaires

Les réflecteurs linéaires de Fresnel sont un système de concentration de rayonnement solaire similaire aux miroirs paraboliques. Dans ce cas, ces capteurs solaires linéaires portent des miroirs plats normaux et simulent la courbure des miroirs paraboliques creux (plus chers) en faisant varier l'angle de chaque rangée avec un seul axe de suivi.

Le principal avantage du système de récepteur linéaire Fresnel est sa simplicité d'installation et son faible coût, bien que l'efficacité énergétique soit inférieure à celle de la technologie du collecteur à cylindre parabolique (CCP).

Énergie solaire thermique à haute température.

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Date de publication : 21 mai 2015
Dernier examen : 16 décembre 2021