Vers la première centrale de stockage hybride à énergie photovoltaïque et thermique au monde
Les technologies conventionnelles des centrales solaires thermodynamiques (CSP) à tour, qui utilisent des miroirs pour exploiter l’énergie solaire, ont eu des difficultés à rivaliser avec les alternatives aux énergies renouvelables, principalement à cause de leurs coûts. Pourtant, comme la demande en énergie photovoltaïque (PV) et en énergie éolienne augmente, leur nature intermittente implique que la réponse à la demande repose sur le stockage énergétique. Les technologies des CSP pourraient jouer un rôle essentiel. Le projet SPIRE, financé par l’UE, a remplacé les miroirs des CSP à tour par des panneaux PV ayant été intégrés à l’aide d’un filtre intelligent. Ce filtre fractionne spectralement le rayonnement solaire, en laissant le rayonnement (essentiellement la lumière visible) utilisé par le panneau PV passer à travers, tout en reflétant 40 % de l’énergie (essentiellement la lumière bleue et l’infrarouge) en énergie thermique pouvant être captée. Cette technologie appelée BlueSolar n’émet pas de CO2 et convient pour des solutions hors‑réseau; elle ne nécessite aucun approvisionnement en carburant est évolutive, et son filtre personnalisé peut s’adapter à toutes les situations, notamment là où il y a des spectres lumineux et des modes d’application/opérationnels dédiés.
La solution hybride
BlueSolar remplace les miroirs argentés des CSP à tour par des modules photovoltaïques dotés d’un filtre optique intégré sélectionnant la lumière, qui fractionne le spectre solaire en transmettant uniquement les longueurs d’ondes utiles pour les semi‑conducteurs des cellules PV, et en reflétant les longueurs d’ondes restantes sur le récepteur de la centrale thermique de la tour. Ces dernières longueurs d’ondes génèrent de la chaleur pouvant être stockée à bien moindre frais qu’avec des batteries électriques et convertie en électricité avec des turbines, ou pouvant être utilisée pour produire de la vapeur destinée aux processus industriels. «Tandis que les panneaux PV incarnent la manière la plus abordable et la plus simple pour produire de l’électricité directement à partir du soleil, le stockage thermique s’avère plus simple et plus abordable que de devoir stocker des électrons. Notre solution unique reposait sur l’association de ces deux technologies», indique Jose Julio Caparros. Les centrales BlueSolar peuvent être intégrées aux installations éoliennes et photovoltaïques actuelles, en stockant leur électricité à l’aide de la chaleur électrique, plus compétitive que les batteries électriques. Mais l’association de l’électricité et de la chaleur peut également être utilisée pour un large éventail d’applications, dont le dessalement, la chaleur destinée aux processus industriels, en agriculture ainsi que pour le chauffage et la climatisation dans les villes. «Nous avons testé cette technologie dans des centres technologiques européens de pointe et nous avons été satisfaits des résultats, qui s’avèrent conformes aux conceptions techniques et aux simulations industrielles, tout en améliorant l’efficacité des systèmes autonomes PV et CSP de plus de 30 %», indique M. Caparros.
Stimuler la viabilité des énergies renouvelables
BlueSolar aide à garantir une pénétration accrue sur le marché des énergies renouvelables, en offrant les avantages associés à la baisse du réchauffement planétaire, à l’amélioration de la santé publique, à une énergie inépuisable, fiable et résistante, à des prix plus abordables et à la création de nouveaux emplois verts. Voici certains des autres avantages opérationnels: l’absence de gaspillage énergétique causé par la surcharge de la capacité de la turbine/du stockage thermique, une meilleure utilisation du rayonnement diffus qui augmente le niveau des ressources solaires exploitables, une diminution de l’empreinte environnementale par centrale installée, l’intégrité des miroirs grâce à des filtres fabriqués à partir d’oxydes inorganiques et des turbines au démarrage rapide pour une réponse immédiate face aux coupures de courant causées par les nuages, etc. Et en proposant des prix plus compétitifs que la PV et les batteries, BlueSolar offre une solution avec résultats tangibles pour la durée de vie prévisionnelle de 25‑30 ans de la centrale.
Vers la commercialisation
L’équipe conçoit désormais la première centrale pilote, avec une usine de filtres à petite échelle. Ils travaillent également en parallèle sur la commercialisation de cette technologie pour le stockage de l’énergie et pour la chaleur destinée aux processus industriels. «Nous pourrions devenir la première entreprise à vendre de l’électricité distribuable générée à partir de l’énergie solaire sur le marché libre sans avoir besoin de proposer des tarifs spéciaux pour qu’elle soit rentable», indique M. Caparros.
Mots‑clés
SPIRE, batterie électrique, énergie, énergies renouvelables, énergie thermique solaire, énergie photovoltaïque, longueurs d’ondes, stockage, réchauffement planétaire, turbines, courant
