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Chaleur solaire pour l’électricité et l’industrie: mise en lumière des innovations en matière de CSP

Le soleil pourrait être la plus grande source d’électricité au monde d’ici 2050, devançant les combustibles fossiles, l’éolien, l’hydraulique et le nucléaire. Plus précisément, l’électricité solaire thermique produite par des systèmes d’énergie solaire à concentration (CSP) pourrait fournir près de 10 % de l’électricité mondiale d’ici le milieu du siècle et éviter l’émission de milliards de tonnes de CO2 par an. Ce Results Pack CORDIS présente certains des projets de pointe en matière de recherche et d’innovation qui stimulent le développement de l’énergie solaire à concentration et encouragent l’adoption de l’énergie solaire thermique.

Changement climatique et Environnement
Technologies industrielles
Alimentation et Ressources naturelles

Les systèmes de technologie solaire à concentration utilisent des miroirs ou des lentilles dotés de systèmes de poursuite qui concentrent une grande partie de la lumière du soleil sur une petite zone. Sur le plan théorique, il s’agit d’une idée très simple qui n’est certainement pas neuve. La légende veut qu’Archimède ait mis le feu à des vaisseaux romains qui attaquaient sa ville natale avec un miroir géant qui concentrait les rayons du soleil sur sa cible. Les technologies de concentration existent en quatre types d’optiques, à savoir le cylindre parabolique, l’antenne parabolique, le réflecteur Fresnel linéaire et la tour solaire. Les centrales héliothermoélectriques produisent de l’électricité de manière indirecte: la lumière concentrée sert à chauffer un fluide. La vapeur produite par le fluide chauffé alimente un générateur qui produit de l’électricité. Les concentrateurs solaires utilisés dans les systèmes CSP peuvent également être utilisés pour chauffer ou refroidir des processus industriels. Bien souvent, l’énergie thermique excédentaire (chaleur) peut être stockée dans des réservoirs ou des matériaux et être utilisée pour produire de l’électricité à la demande.

Le soutien de l’Union européenne pour les CSP

Horizon 2020, le programme de financement de l’UE pour la recherche et l’innovation pour la période 2014- 2020, a alloué près de 6 milliards EUR à la recherche sur l’énergie non nucléaire par le biais de son défi sociétal «Énergie sûre, propre et efficace». Plus précisément, le défi énergétique soutient la transition vers un système énergétique fiable, durable et compétitif. Les projets décrits dans ce Results Pack ont relevé avec succès ce défi énergétique, en privilégiant des technologies qui contribuent à réduire les coûts et à accroître les performances des centrales thermiques solaires. Leurs objectifs sont conformes au plan stratégique européen pour les technologies énergétiques (plan SET), et plus particulièrement au plan de mise en œuvre de la CSP, qui vise à maintenir (ou à rétablir dans certains cas) le leadership mondial de l’UE dans le domaine des technologies à faible émission de dioxyde de carbone.

Neuf brillants projets de recherche et d’innovation

Ce pack CORDIS couvre un ensemble d’actions de recherche, de démonstration et de commercialisation qui entendent favoriser le développement de la CSP en Europe pour la production d’électricité et le chauffage ou le refroidissement des processus industriels. Toutes ces actions sont soutenues par le programme-cadre de l’Union européenne Horizon 2020. Le projet CAPTure s’est concentré sur un concept de centrale électrique à haut rendement qui combine plusieurs tours, des héliostats et, surtout, des cycles combinés de turbines à gaz et à vapeur. Cette nouvelle configuration maximise l’efficacité globale, la fiabilité et le fonctionnement distribuable des centrales à CSP. Une autre action, l’initiative HyCool, a fait la démonstration d’un système de Fresnel linéaire, rentable et facile à installer, qui peut être adapté pour répondre aux besoins de refroidissement et de chauffage de l’industrie. De son côté, le projet MOSAIC a utilisé des concentrateurs sphériques fixes qui éliminent le besoin de systèmes de suivi pour focaliser la lumière. Contrairement à leurs homologues mobiles, ceux-ci réfléchissent la lumière du Soleil sur un récepteur solaire, sans jamais se déplacer. Le projet MUSTEC a proposé des solutions concrètes pour surmonter les obstacles qui entravent le déploiement des projets de coopération de CSP sur le marché. Parallèlement à cela, l’initiative NEXT-CSP a utilisé des particules de cristaux fluidisés, qui constituent une alternative aux sels fondus, comme moyen de transfert et de stockage de la chaleur. Dans le même ordre d’idées, le projet PEGASUS a fait la démonstration d’un concept novateur qui combine le soufre et un nouveau récepteur cylindrique rotatif capable de stocker davantage d’énergie solaire pendant de plus longues périodes. ORC-PLUS a fait la preuve d’un système de stockage de l’énergie thermique innovant, optimisé pour les centrales à CSP de taille moyenne. SOLPART a développé une technologie qui pourrait fournir de la chaleur pour une grande variété de processus industriels, y compris le traitement de la chaux et d’autres minéraux non métalliques. Et enfin, le projet WASCOP a proposé une solution globale visant à réduire la consommation d’eau et à faciliter la gestion de l’eau dans les centrales à CSP.

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