I.2.2.1.3. Le tube absorbeur
Le tube collecteur doit avoir les caractéristiques
suivantes :
? Une bonne absorption du rayonnement : son coefficient
d'absorption doit être aussi élevé que possible afin
d'éviter toute réflexion du rayonnement incident.
? Des pertes thermiques limitées : La
température du tube dépassant généralement
400°C, les pertes par échanges convectifs et radiatifs sont
très importantes. Afin de les limiter, le tube est entouré d'une
enveloppe de verre sous vide [8].
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Figure I.11: Tube collecteur
I.2.2.2. Stockage thermique
Le fonctionnement des systèmes solaires de production
d'électricité est fortement contraint par les intermittences de
la ressource. Pour y remédier, certaines centrales thermodynamiques
utilisent le stockage thermique. Ce stockage ne permet que rarement de
réduire les coûts mais augmente considérablement la valeur
de l'électricité produite en lissant la production de la
centrale. Le stockage permet d'accroître la durée de
fonctionnement (facteur de capacité) des centrales par rapport aux
heures d'ensoleillement disponibles, qui passe typiquement de 20% sans stockage
à 30-50% avec stockage. Il s'agit de stocker et de restituer
l'énergie thermique à la puissance requise et à
température élevée.
La capacité de stockage s'exprime souvent en heures de
production à pleine charge en l'absence de rayonnement solaire
[12].
I.2.2.2.1. Systèmes de stockage
On distingue les systèmes de stockage suivants : ?
Systèmes basés sur la chaleur sensible
Les systèmes basés sur la chaleur sensible dans
un milieu liquide (huile ou sels), ou gazeux (vapeur) sont aujourd'hui assez
bien maîtrisés. Pour ces technologies, le rendement est
supérieur à 95% et le coût modéré (10
à 30 €/kWhth). Cependant cette technique de stockage
impose une variation en température du matériau
utilisé entre la charge et la décharge du stockage, qui perturbe
la stabilité en pression/température de la boucle vapeur. Par
ailleurs le stockage de chaleur sensible dans une centrale à capteur
cylindro parabolique est
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problématique car la faible différence de
température entre l'entrée et la sortie du champ (environ
100°C) impose des volumes de stockage (et donc des coûts) bien
supérieurs à ceux des centrales à tour à
capacité équivalente.
? Systèmes basés sur la chaleur
latente
Le stockage de chaleur latente présente deux
intérêts majeurs : les phases de stockage et de restitution se
font à température constante imposée par le
matériau utilisé, et les capacités volumiques de stockage
sont plus importantes que dans le cas de la chaleur sensible. Si le changement
de phase liquide-vapeur présente les plus fortes capacités, le
volume excessif de vapeur produite favorise le changement d'état
liquide-solide. Néanmoins cette approche est encore au stade
expérimental et nécessite encore des travaux
complémentaires.
? Systèmes basés sur Le stockage par cycle
thermochimique
Dans le cadre de ce travail nous nous limiterons à
rappeler que ce stockage met en oeuvre le stockage de l'énergie dans la
chaleur de réaction de procédés chimiques
réversibles. Sa faisabilité a été
démontrée dans le cadre du projet européen SOLZINC
(2001-2005) concernant la carbo-réduction solaire du ZnO pour la
production d'hydrogène [12].
I.2.2.2.2. Classification
Suivant la capacité voulue et la technologie de la
centrale, les différents types de stockages thermiques sont
classés en :
? stockage découplé
Le stockage découplé, dans deux bacs, pour
lequel le fluide caloporteur est aussi fluide de stockage (stockage direct),
est une solution éprouvée pour les centrales à caloporteur
sels fondus (THEMIS, Solar Two). Il s'agit même du premier mode de
stockage testé sur les centrales solaires. En effet, la
nécessité d'avoir un fluide de transfert entre le système
de concentration/conversion de la source solaire et le système de
production d'électricité a rapidement conduit à la
combinaison des fonctions de transfert et de stockage de ce même fluide.
Il peut aussi être envisagé en stockage tampon (capacité
très faible) pour les installations DSG sous la forme d'un accumulateur
de vapeur.
? stockage en parallèle
Le stockage en parallèle peut être
by-passé. Constitué de deux bacs, c'est une solution classique
pour les centrales à caloporteur huile (Andasol). Constitué d'un
seul bac, il peut
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correspondre à un stockage de chaleur sensible
(à stratification) ou latente (par Matériaux à Changement
de Phase ou vapeur).
? stockage en série
Dans le stockage en série, la chaleur n'est
stockée qu'à un seul niveau de température en sortie de
récepteur, pour atténuer les variations de température du
caloporteur dans l'échangeur de chaleur. Dans le cas de la DSG il faut
prévoir un by-pass supplémentaire du GTA pour pouvoir le charger
hors production, sous peine de faire passer de l'eau liquide en entrée
de l'étage de détente.
? stockage intégré à
l'échangeur
Le stockage intégré à l'échangeur
pourrait être une option intéressante, même si la conception
d'un tel composant paraît complexe et la capacité de stockage
limitée [12].
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