Un nouveau système garantit la bonne utilisation de la chaleur résiduelle des CPV
Dans les CPV, seule une petite partie de l'énergie solaire incidente est convertie en électricité alors que la plus grande partie est dissipée comme chaleur résiduelle. Cette chaleur excessive basse température est souvent utilisée dans les systèmes thermiques/CPV classiques. Dans CPV/RANKINE (Improving the performance of concentrating PV by exploiting the excess heat through a low temperature supercritical organic Rankine cycle), des partenaires de Belgique, de Grèce, d'Espagne et de Suède ont collaboré pour récupérer la chaleur à basse température et l'alimenter ans un moteur thermique qui est un cycle de Rankine organique supercritique (SORC, supercritical organic Rankine cycle). Les partenaires du projet ont sélectionné cette approche car elle surclasse un cycle subcritique du point de vue de la puissance de sortie nette à basses températures. Le fluide caloporteur est un réfrigérant qui peut bouillir à basses températures. L'équipe CPV/RANKINE a ensuite intégré avec succès le système SORC dans un système CPV/thermique. Améliorant la productivité d'énergie annuelle, le système combiné peut être jusqu'à 40 % plus efficace qu'un système PV plat classique, selon la saison. Après avoir attentivement examiné les conceptions des échangeurs thermiques, les chercheurs ont décidé de procéder avec un échangeur thermique à bobine hélicoïdale qui possède une structure compacte et un coefficient de transfert thermique élevé. Au cours des tests, l'échangeur thermique supercritique a réalisé d'excellents résultats pour le fonctionnement subcritique et supercritique, avec des taux d'efficacité jusqu'à 6 %. Le système CPV/thermique se compose de 10 collecteurs solaires qui génèrent simultanément de la chaleur et de l'électricité lorsqu'ils combinent un panneau PV et des collecteurs thermiques solaires dans le même module. De nombreux efforts ont été consacrés à l'adaptation des collecteurs solaires pour leur permettre de fonctionner à des températures plus élevées que d'habitude (95°C). Les partenaires du projet ont réussi à produire une installation de 100 m² pour le système combiné qui produit environ 15 % d'électricité en plus qu'un système CPV/thermique classique similaire pour les données météorologiques d'Athènes. Une telle configuration garantit également que toute la chaleur à basse température est exploitée par le système SORC lorsque cette chaleur est nécessaire. Ce nouveau système permet à une centrale de petite échelle de produire de l'énergie fournie par l'énergie solaire. Il est adapté aux bâtiments commerciaux et résidentiels ainsi qu'à d'autres applications, telles que la production de chaleur, d'énergie, d'eau dessalée et de refroidissement.
Mots‑clés
Chaleur résiduelle, concentrateur photovoltaïque, électricité, échangeurs thermiques, cycle Rankine organique supercritique
