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OPtimization of a Thermal energy Storage system with integrated Steam Generator

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Le stockage de l'énergie thermique à haute température

Les centrales électriques exploitant les énergies renouvelables se caractérisent en général par la discontinuité des sources. Il est donc important de pouvoir stocker l'énergie pendant les périodes de fonctionnement et de la restituer selon les besoins.

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Parmi les technologies d'énergie renouvelable, les centrales solaires thermodynamiques présentent un avantage évident: la possibilité d'utiliser des systèmes de stockage de l'énergie thermiques relativement bon marché pour accumuler l'énergie thermique. L'option la plus répandue consiste à utiliser la chaleur sensible d'un sel fondu préalablement amené à la température requise grâce au rayonnement solaire. Le projet OPTS (Optimization of a thermal energy storage system with integrated steam generator), financé par l'UE, était destiné à développer un système innovant de stockage de l'énergie thermique pour la prochaine génération de centrales solaires thermodynamiques. Pour fournir un stockage de l'énergie efficace et innovant, il s'est basé sur une configuration à réservoir unique. Les résultats expérimentaux et de la modélisation ont démontré qu'il est possible d'utiliser la stratification (thermocline) des sels fondus, à la fois pour stocker et pour transférer la chaleur. Dans le même temps, les chercheurs ont conçu un générateur de vapeur intégré destiné aux centrales solaires thermodynamiques de grande taille. Ce concept innovant aurait dû être vérifié à l'échelle ciblée, mais le retrait d'un partenaire industriel n'a pas permis de mener cette activité à son terme. Quoi qu'il en soit, les résultats de la modélisation, les données expérimentales et l'analyse préliminaire de coût des composants suggèrent que la nouvelle technologie proposée par OPTS constitue une solution efficace et compétitive pour stocker l'énergie produite par les centrales solaires thermodynamiques. En particulier, en utilisant le même mélange de sel fondu pour le stockage et le transfert de chaleur, ce procédé la nécessité d'échangeurs thermiques coûteux entre différents fluides. Le moyen de transfert de chaleur peut d'autre part être maintenu à des températures plus élevées que les huiles, ce qui se traduit par une réduction du coût du système de stockage. La stratification du mélange de sels est obtenue et maintenue grâce à la valeur relativement faible de leur conductivité thermique. En fait, les sels se comportent comme un isolant thermique empêchant la conduction de la chaleur d'une couche à l'autre. L'équipe d'OPTS a étudié les propriétés des sels fondus utilisés, en termes de thermophysique, de compatibilité des matériaux et de transport de chaleur. Ses recherches ont notamment porté sur la modélisation de la zone de transition chaud/froid et du comportement de l'échange de chaleur, ainsi que sur l'impact du système de stockage de l'énergie thermique sur la centrale solaire. L'équipe a également conçu une section d'essai. Une démonstration à l'échelle de cette technologie (jusqu'à un système de 12,5 MWh) contribuera à son intégration dans les usines solaires thermodynamiques existantes et à la réalisation des objectifs ambitieux de l'initiative européenne pour l'énergie solaire.

Mots‑clés

Stockage de l'énergie thermique, énergie renouvelable, centrale solaire thermodynamique, sel fondu, OPTS

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