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Water Saving for Solar Concentrated Power

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Une technologie de gestion de l’eau pour des centrales solaires plus durables sur le plan financier et environnemental

L’énergie solaire concentrée (CSP) est l’une des technologies d’énergie renouvelable les plus prometteuses et les plus durables en raison de son aptitude à inclure le stockage à sa capacité de capter la chaleur du soleil et de la convertir en électricité à la demande. Toutefois, pour que l’adoption massive de cette technologie soit couronnée de succès, il faudra que les centrales à concentration d’énergie solaire surmontent des obstacles majeurs tels que la viabilité économique et un accès limité à l’eau.

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Pour fonctionner correctement, les centrales électriques à vapeur comme les centrales à CSP consomment des quantités considérables d’eau. De telles centrales utilisent jusqu’à 3 000 m3/GWh d’eau dans des régions où celle-ci est rare. La majorité des centrales consomment suffisamment d’eau pour vider une piscine olympique par jour. De plus, les zones ensoleillées où la CSP est la plus performante sont généralement arides. Économiser l’eau est donc une condition essentielle pour garantir que la CSP reste financièrement compétitive et fonctionne durablement. Afin de réduire la consommation d’eau des centrales à CSP, l’équipe du projet WASCOP, financé par l’UE, a mis au point une solution intégrée plus souple et plus adaptable. Sa boîte à outils est composée de différentes technologies innovantes et de stratégies optimisées qui refroidissent les blocs de puissance et nettoient les surfaces optiques des champs solaires. «Cette solution holistique offre une combinaison efficace de technologies adaptables à tout champ solaire, à la configuration de refroidissement des blocs de puissance et à l’emplacement des centrales à CSP», explique Delphine Bourdon, coordinatrice du projet». L’innovation permet une réduction de la consommation d’eau de l’ordre de 70-90 % et une amélioration significative de la gestion de l’eau des centrales à concentration.»

Optimiser les méthodes de refroidissement et de nettoyage dans les centrales à CSP

Les partenaires du projet ont modélisé les composants de la boîte à outils pour les opérations de refroidissement et de nettoyage. En ce qui concerne le refroidissement, ils ont étudié les technologies telles que l’évacuation retardée de la chaleur par différents types de méthodes de stockage de la chaleur, un refroidisseur hybride humide/sec et un innovant refroidisseur polyvalent. Ils ont conçu et testé des prototypes fonctionnels pour chacune d’entre elles, puis les ont équipées de modèles numériques. Ceci pour déterminer les économies d’eau et d’énergie réalisées grâce à chaque technologie, avec les paramètres économiques associés, pour tout type d’emplacement et de configuration de centrale. La consommation habituelle d’eau pour les opérations de refroidissement des blocs de puissance est réduite de 90 %, et la performance des centrales refroidies à sec dans des conditions de fonctionnement à haute température est améliorée», explique Delphine Bourdon. En ce qui concerne le nettoyage, différents types de prototypes de laboratoire pour les capteurs d’encrassement montrent des résultats prometteurs en atteignant des niveaux d’information respectivement précis sur l’état d’encrassement. Ces données, ainsi que la préparation du modèle d’encrassement et de point de condensation développé, permettront aux propriétaires de centrales d’économiser l’eau et de programmer les opérations du cycle de nettoyage de manière plus pratique. En outre, les technologies de prévention de la poussière, qui comprennent à la fois des barrières anti-poussière pour les champs solaires et des revêtements anti-salissures pour les verres absorbants et les réflecteurs, montrent également des effets significatifs après avoir été validées dans des conditions opérationnelles en extérieur. «Les opérations de nettoyage de l’eau des centrales à CSP qui intègrent ces technologies devraient être deux fois moins fréquentes que sans celles-ci», déclare Delphine Bourdon.

D’énormes économies d’eau, une meilleure production d’énergie

L’équipe du projet WASCOP a testé et validé avec succès la boîte à outils dans des conditions réelles sur trois sites de test en France, en Espagne et au Maroc. Les membres de l’équipe ont évalué les impacts techniques, économiques et environnementaux sur les centrales à CSP pour toutes les solutions technologiques développées. Les exploitants de centrales, les propriétaires de centrales et les fournisseurs de services ont déjà manifesté leur intérêt pour ces technologies. «WASCOP a permis aux utilisateurs finaux d’avoir une vision plus globale de l’utilisation actuelle de l’eau dans les centrales à CSP et du potentiel des technologies de CSP ainsi que de leurs applications», conclut M. Bourdon. «Il a permis d’identifier différentes voies d’amélioration globale en termes de consommation d’eau et de potentiel commercial. Les résultats permettront également de soutenir le développement des énergies solaires condensées renouvelables dans les zones où la rivalité pour l’accès à l’eau avec les populations locales est de plus en plus manifeste.»

Mots‑clés

WASCOP, eau, CSP, centrale CSP, énergie, refroidissement, bloc de puissance, champ solaire, énergie solaire

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