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Flexible automated manufacturing of RST Facets: High Performance Solar Reflectors for CSP industry

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Un réflecteur solaire révolutionnaire destiné aux applications d’énergie solaire à concentration

Le plus grand réflecteur solaire jamais produit affiche une qualité optique et une durabilité inégalées. Une production simple, rapide et bon marché ouvrira la voie menant au marché.

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L’énergie solaire jouera un rôle décisif dans notre capacité à réduire les émissions et à lutter contre le changement climatique. Le photovoltaïque produit de l’électricité directement en excitant des matériaux semi-conducteurs. Les technologies solaires à concentration qui concentrent les rayons du soleil à l’aide de réflecteurs (miroirs) produisent de la chaleur qui peut être utilisée directement pour alimenter des procédés industriels (solaire thermique à concentration) ou stockée pour produire de l’électricité 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 (énergie solaire à concentration). Ces technologies permettent également de produire de l’hydrogène vert par le biais de procédés thermocatalytiques ou photocatalytiques. Les technologies solaires à concentration flexibles sont les candidats les plus prometteurs pour les usines de production à grande échelle, mais les réflecteurs solaires commerciaux se heurtent à des écueils. Le réflecteur solaire incurvé breveté «RST» mis au point par Tewer Engineering, anciennement Thermal Power Engineering, résout les problèmes rencontrés et peut être utilisé dans les trois applications susmentionnées. Le projet AUTO-RST, financé par l’UE, a contribué à la réalisation de progrès techniques remarquables et au développement de procédés de fabrication à grande échelle rapides et rentables, ouvrant ainsi la voie qui conduira au marché.

Réflecteurs solaires à concentration: défis inhérents aux matériaux et à la conception

La plupart des réflecteurs solaires se composent d’une couche de verre (miroir en argent) collée sur une couche d’acier, une configuration fragile par vents forts et sensible aux fluctuations de température. Marco Antonio Carrascosa Pérez, directeur général de Tewer Engineering et coordinateur du projet, explique que «les fluctuations de température sont susceptibles de modifier le rayon de courbure et les propriétés optiques en raison des coefficients de dilatation thermique différents du verre et de l’acier. Les coupables sont l’augmentation de la fréquence des vagues de chaleur ou l’effet «de blocage», l’échauffement de la couche arrière d’acier par réflexion sur les miroirs en argent à l’arrière, ces derniers pouvant même faire fondre la colle».

RST: un réflecteur incurvé révolutionnaire qui dépasse les attentes

La configuration innovante en «sandwich» de RST se compose de couches avant et arrière de verre, d’un miroir en argent et d’un autre en aluminium, respectivement, séparés par une couche de mousse. La configuration «verre contre verre» élimine les effets de la dilatation thermique. Le miroir arrière en aluminium reflète les rayons UV nuisibles du soleil, ce qui contrecarre presque totalement les effets de blocage. La structure en sandwich confère une rigidité accrue, ce qui permet au réflecteur de conserver sa qualité optique dans des conditions de charge de haute intensité. Enfin, «la configuration de RST nous a permis de rendre le miroir avant très fin, ce qui a accru la réflectivité à 95,5 %, assurant ainsi au système une efficacité incroyable», ajoute Marco Antonio Carrascosa Pérez. La plupart des réflecteurs incurvés disponibles dans le commerce destinés aux applications héliostat affichent une surface de 4 m2 et une qualité optique comprise entre 1,2 et 1,4 milliradian (mrad) (une mesure traduisant la précision avec laquelle le faisceau lumineux peut être focalisé – plus cette valeur est petite, mieux c’est). AUTO-RST a entrepris de développer un procédé de fabrication à grande échelle pour son RST qui permettrait d’atteindre une qualité optique ne dépassant pas 0,8 mrad et un coût/m2 équivalent à celui de ses concurrents. «Nous avons dépassé de loin nos objectifs techniques, en produisant des réflecteurs de 7,2 m2, les plus grands du monde, affichant une qualité optique de 0,4-0,6 mrad, une réduction de 50 % des erreurs optiques, une augmentation de la réflectance dans toutes les conditions environnementales ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion. Ces travaux ont été effectués avec un temps de cycle de production avoisinant les 20 minutes par réflecteur, tout en respectant le coût cible», explique Marco Antonio Carrascosa Pérez avec enthousiasme. Les énormes réflecteurs de haute qualité optique sortent déjà des lignes d’assemblage automatisées de Tewer à une cadence presque double par rapport aux lignes d’assemblage précédentes dans deux centrales solaires à concentration. En outre, l’équipe s’emploie à mettre au point des réflecteurs paraboliques destinés à la production de chaleur et d’hydrogène. Les technologies solaires à concentration ont le vent en poupe grâce aux résultats d’AUTO-RST.

Mots‑clés

AUTO-RST, solaire, solaire à concentration, réflecteur solaire, qualité optique, réflecteur incurvé, hydrogène, énergie solaire à concentration, solaire thermique à concentration, héliostat

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