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Development of a ceramic hybrid receiver for biogas fired dish-stirling-systems for electric power supply ('BIODISH')

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L'énergie solaire exploite l'électricité produite à partir de biogaz

Dans le cadre d'un projet commun mené pour étudier les avantages économiques de l'électricité produite à partir de biogaz/d'énergie solaire, l'université allemande de Karlsruhe a conçu et fabriqué un brûleur à combustion fonctionnant au biogaz.

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Les systèmes électriques solaires paraboliques/Stirling ressemblent à un réseau de réflecteurs satellite aux miroirs finement polis. Ils peuvent constituer une source d'énergie propre et durable, mais actuellement leurs coûts opérationnels ne sont pas rentables. Réduire ces coûts de 11000 à 5000 euros/kWe a entre autres conduit au développement d'un moteur de combustion fonctionnant au biogaz qui permet de fournir de l'électricité dans des conditions météorologiques défavorables. Chaque réflecteur est conçu pour capturer l'énergie solaire et, au moyen de la technologie à focalisation ponctuelle, convertir le rayonnement focalisé dans une mesure équivalente à 14000 soleils/ 14000kW/m². Le foyer du réflecteur transfère ensuite le rayonnement vers le récepteur et l'énergie est transmise vers un flux de transfert thermique (air ou hélium). A leur tour, les gaz qui sont créés alimentent les moteurs Stirling et les générateurs qui leur sont connectés ce qui produit finalement de l'électricité. Dans le cadre d'un projet conduit sous l'égide du 5ème PCRD (Cinquième programme-cadre), six réflecteurs de 10kWe ont été testés à Almeria, en Espagne, pour un total de 40000 heures, réduisant les coûts à 6000 euros/kWe. L'introduction du moteur de combustion à swirl fonctionnant au biogaz est destinée à réduire encore davantage ces coûts et à fournir en même temps un niveau de génération d'électricité plus stable. Les brûleurs à combustion à swirl sont capables de s'alimenter en propane, en gaz naturel et en biogaz; et c'est ce dernier combustible qui devrait enfin permettre au dispositif BIODISH de devenir rentable. Les mécanismes de base sous-tendant son fonctionnement consistent à placer un récepteur céramique SiC entre le foyer du réflecteur et le moteur de combustion à swirl. Le brûleur à combustion à swirl produit ensuite une flamme sur le côté opposé du récepteur facilitant ainsi la transmission d'énergie vers le flux de transfert thermique. La concentration de rayons sur le récepteur peut provenir du foyer solaire, du brûleur à combustion à swirl ou des deux combinés. Utiliser le brûleur à combustion à swirl présente d'autres avantages, parmi lesquels l'amélioration du mélange oxydant et du combustible qui stabilise la flamme, réduit les émissions polluantes et accroît l'efficacité. Le procédé du biogaz exploite les déchets agricoles en tant que source naturelle d'énergie, une élimination économique qui permet par ailleurs de renforcer la protection de l'environnement. Indépendamment des conditions environnementales et de l'heure (de jour ou de nuit), le système solaire du brûleur à combustion électrique/à swirl BIODISH peut à présent produire de l'électricité de manière rentable, 24h/24h et 7 jours sur 7.

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