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Les centrales solaires vont bénéficier de l’énergie solaire durant la nuit grâce à la technologie du stockage

Les systèmes de stockage de l’énergie thermique (SET) peuvent stimuler la conversion de la chaleur solaire en électricité. Ils permettent un stockage efficace de la chaleur pendant la journée afin que la production d’électricité puisse se poursuivre la nuit.

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Actuellement, l’expansion des petites et moyennes centrales à CSP est limitée en raison de la pénurie de systèmes de SET sur mesure. Les systèmes de SET jouent un rôle clé dans la compétitivité des systèmes de CSP par rapport à leurs équivalents photovoltaïques. Ils permettent d’adapter la conception et/ou le fonctionnement de la centrale à différentes stratégies potentielles. Par exemple, pour répondre à la demande des consommateurs en systèmes énergétiques isolés, ou pour maximiser la production d’électricité des centrales connectées au réseau de distribution d’électricité qui peuvent exporter de l’électricité, augmentant ainsi leurs revenus. Le projet ORC-PLUS, financé par l’UE, a relevé ce défi en étudiant l’opportunité d’utiliser des systèmes à cycle de Rankine à fluide organique (ORC) comme moteurs thermiques pour produire de l’énergie électrique dans de petites centrales à CSP. Au sein de ces applications, l’ORC utilise l’énergie thermique recueillie du soleil pour évaporer son fluide de travail à haute masse moléculaire et générer de l’électricité grâce à l’expansion de la vapeur dans une turbine couplée à un générateur. «Ces systèmes constituent une bonne alternative technologique car ils sont très fiables et peuvent être mis en œuvre dans des endroits reculés; ils présentent cependant une importante limitation technique en raison de leur besoin d’un apport constant de chaleur», explique Walter Gaggioli, coordinateur du projet. «Le TES contribue à surmonter cette lacune.»

Électricité à la demande, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7

Après avoir testé deux différentes options de TES et trois prototypes, l’équipe d’ORC-PLUS a développé un système de TES innovant optimisé pour les centrales à CSP de taille moyenne. Le système prolonge la production d’électricité d’une centrale héliothermoélectrique existante au Maroc, composée de capteurs Fresnel linéaires et d’une unité électrique ORC de 1 MWe. Le système de TES accroît la production d’énergie jusqu’à 4 heures en soirée (18 h-22 h) pour la centrale située dans le parc d’énergie verte de Ben Guerir, lui permettant de couvrir les pics de puissance du réseau local de moyenne tension.

L’amélioration de la production d’énergie offre de nombreux avantages

ORC-PLUS contribue à répondre à plusieurs défis en matière de climat et d’énergie. «Il existe un potentiel énorme pour que les CSP de petite et moyenne taille (1-10 MWe) se substituent aux coûteux systèmes électro-diesel dans les applications rurales en réseau et hors réseau, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre», explique Walter Gaggioli. «La nature distribuable de l’énergie produite par ORC-PLUS est complémentaire à l’énergie moins distribuable produite par d’autres systèmes d’énergies renouvelables comme l’énergie photovoltaïque et éolienne.» L’énergie distribuable fait référence à la production d’électricité à la demande. «Cela fait du système une technologie potentiellement stratégique pour suppléer à d’autres énergies renouvelables et viser un pourcentage global élevé d’énergies renouvelables dans l’approvisionnement énergétique mondial», déclare Walter Gaggioli. La centrale ORC-PLUS sera mise en service à la fin de l’année 2020, ce qui créera des emplois et revitalisera les industries locales dans la foulée. La solution technique développée améliore jusqu’à 20 % l’efficacité moyenne annuelle de la transformation de la chaleur solaire en électricité. Dans l’ensemble, le projet a permis de réduire le temps de retour sur investissement de 30 %, le ramenant à 8 ans, ce qui, par conséquent, a amélioré son potentiel de pénétration du marché. La réduction des investissements requis pour les petites et moyennes centrales à CSP devrait susciter un intérêt considérable de la part des investisseurs du marché. ORC-PLUS a amélioré la fabrication des capteurs solaires de Fresnel, réduisant ainsi d’environ 20 % le coût d’investissement pour les futures centrales solaires. «Les solutions d’ingénierie développées et préconfigurées, adaptées à ces centrales à CSP, peuvent être largement reproduites à travers l’Europe et l’Afrique», conclut Walter Gaggioli.

Mots‑clés

ORC-PLUS, énergie, CSP, électricité, système TES, centrale CSP, énergie solaire, stockage d’énergie thermique, cycle de Rankine à fluide organique

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