Un capteur solaire gonflable fournit de l’énergie sans carbone
Les miroirs ou les lentilles peuvent concentrer une grande partie de la lumière du soleil sur une petite surface pour produire de la chaleur et de l’électricité. Cette technologie, connue sous le nom d’énergie solaire concentrée (ESC), offre un potentiel énorme pour la production commerciale d’énergie en Afrique du Nord, au Moyen-Orient et dans les régions du sud des États-Unis et de l’Europe, où le pic de consommation énergétique du soir ne peut être assuré efficacement par les cellules photovoltaïques. Une ombre vient cependant ternir le tableau: la technologie ESC actuelle est trop chère pour pallier ce déficit énergétique. Le projet HELIOtube a délaissé la technologie ESC conventionnelle qui nécessite des miroirs cylindro-paraboliques en verre lourds et coûteux. Au lieu de cela, l’équipe du projet s’est concentrée sur le développement d’une autre technologie légère et bon marché qui utilise de grands cylindres gonflables pour concentrer les rayons du soleil. Ceux-ci sont maintenus en position par des anneaux métalliques, qui font partie d’une conception modulaire et aident à faire tourner le tube pour suivre le soleil. Explications de Christoph Schnabel, chef du projet: «L’équipe a produit un HELIOtube grandeur nature de 220 mètres de long et 9 mètres de diamètre, que nous avons installé et exploité dans une usine de démonstration réelle.» Une nouvelle approche de l’énergie solaire Le cylindre a été fabriqué à partir d’un matériau très durable, flexible, léger et recyclable. Il se compose de trois films plastiques: un film de base, un film transparent et un film miroir. Le film miroir divise le concentrateur en deux chambres étanches à l’air qui s’étendent sur toute la longueur du tube. De petites différences de pression entre la chambre supérieure et la chambre inférieure arquent le film miroir vers le bas pour créer un canal miroir. Le canal miroir concentre les rayons du soleil par un facteur 100 et chauffe le fluide thermique qui circule dans le récepteur de la chambre supérieure à une température pouvant atteindre 400 °C. Chaque HELIOtube produit environ un mégawatt d’énergie thermique, et ils peuvent être raccordés pour former une centrale thermique à énergie solaire. L’énergie produite est utilisée directement dans divers procédés industriels ou convertie en électricité par une turbine à vapeur. Par conséquent, le système peut être appliqué à petite échelle, par exemple pour le chauffage industriel, ou à l’échelle utilitaire pour la production d’électricité à grande échelle. L’HELIOtube roulé pèse 90 % de moins qu’un miroir cylindro-parabolique comparable et peut être facilement transporté dans un conteneur d’expédition standard de 40 pieds (environ 12 mètres), puis gonflé sur le site prévu à cet effet. Ces caractéristiques réduisent considérablement les coûts de production, de transport et d’installation. En prime, le matériau innovant utilisé pour créer le cylindre réduit considérablement le besoin de précieuses ressources d’eau douce dans les activités de nettoyage. Les particules comme le sable et la poussière peuvent être éliminées par soufflage à l’air comprimé, ce qui réduit la consommation d’eau. Une technologie validée Les chercheurs ont effectué des études détaillées de la charge du vent sur un modèle réduit pour déterminer la taille nécessaire des dispositifs de protection contre le vent et pour déterminer et tester la géométrie finale du tube et la configuration sur le terrain. «Nous avons pu analyser une quantité incroyable de données», observe Schnabel. «Cela nous a permis de comprendre et d’optimiser le système et de le présenter à des clients potentiels, nous plaçant ainsi sur l’échiquier mondial en tant que fournisseur de technologie.» Le projet pilote HELIOtube à grande échelle mené en Espagne a démontré que cette technologie de collecteur moins coûteuse et moins gourmande en ressources pour les centrales ESC peut fixer la norme pour une empreinte carbone réduite dans les centrales électriques. Selon M. Schnabel: «Notre technologie est probablement la plus flexible du marché et peut répondre à presque toutes les applications clients possibles.» HELIOtube deviendra un moteur important de l’utilisation de l’ESC respectueuse de l’environnement pour les applications industrielles et la production d’électricité. «L’objectif ultime est d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondial et d’étendre l’utilisation de l’ESC à une base de clients plus large et d’augmenter l’acceptation globale», conclut M. Schnabel.
Mots‑clés
HELIOtube, énergie solaire concentrée (ESC), film, récepteur thermique, centrale électrique
