18 - LE SOLAIRE THERMODYNAMIQUE
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petit diamètre (typiquement 3 mm). Mais des recherches portant sur l’utilisation
de caloducs au sodium sont en cours. Ils introduisent un fluide intermédiaire entre
le Soleil et le gaz du cycle mais autorisent une bien meilleure tolérance aux inégalités de température des différentes parties du récepteur en cas de moteur multicylindres (ce qui est le cas général). Cette technique est aujourd’hui considérée
comme celle de l’avenir.
Il existe encore des réalisations expérimentales portant sur la mise au point d’une
chaudière céramique « volumétrique » derrière un hublot en quartz. Cette solution
sophistiquée est relativement facile à mettre en œuvre en petite taille et consiste
à réchauffer le gaz par léchage d’une céramique poreuse et semi-transparente soumise au flux solaire, le tout se produisant dans l’enceinte étanche fermée par le
hublot. On devrait y gagner une température de surface du récepteur abaissée, et
donc des pertes diminuées. Malheureusement, ce principe, bien adapté à l’alimentation d’une turbine à gaz, ne l’est pas a priori à celle d’un générateur Stirling qui
met en œuvre un gaz à très haute pression (couramment supérieure à 100 bars).
Certains néanmoins ne désespèrent pas de parvenir à l’utiliser ici aussi.
LA FILIÈRE « CENTRALE À TOUR »
Dans cette filière, au moins quatre fluides caloporteurs sont susceptibles d’être utilisés : l’eau-vapeur, les sels fondus, les métaux liquides et l’air. Les récepteurs à utiliser sont différents dans ces quatre cas et nous les passons en revue.
Le récepteur à eau-vapeur
Dans ce cas, on utilise un récepteur à tubes qui est alimenté en eau à haute pression. Cela pose déjà un problème de sollicitation mécanique des tubes bien connu
dans le cas des chaudières à vapeur classiques : leur entretien est coûteux car l’éclatement, et donc le changement d’un tube de chaudière, est ici un événement courant. De plus, les possibilités d’extraction des calories sont très différentes dans les
parties des panneaux qui sont « en eau » et dans celles qui sont « en vapeur ». La
conduite d’un tel récepteur est donc délicate car elle implique que la cartographie
des flux solaires soit contrôlée en permanence, une mauvaise répartition de ceuxci entraînant une surchauffe et une fusion du tube. Dans la pratique elle impose
une conduite sophistiquée des héliostats impliquant le calcul et la mise en œuvre
de dépointages fins en permanence. Voilà deux des raisons de l’abandon aujourd’hui avéré du recours à l’eau-vapeur.
Notons aussi la nécessité de disposer de tubes le plus « noir » possible pour assurer le niveau d’absorptivité le plus élevé. Ce problème est général et concerne tous
les récepteurs surfaciques, mais il est plus aigu pour les chaudières « ouvertes »
(celles qu’on met en œuvre le plus souvent dans le cas de la formule optique du
champ circulaire). Il est au contraire moins important dans les cas d’utilisation de
chaudières en cavité telles que celles qui viennent d’être étudiées au paragraphe
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petit diamètre (typiquement 3 mm). Mais des recherches portant sur l’utilisation
de caloducs au sodium sont en cours. Ils introduisent un fluide intermédiaire entre
le Soleil et le gaz du cycle mais autorisent une bien meilleure tolérance aux inégalités de température des différentes parties du récepteur en cas de moteur multicylindres (ce qui est le cas général). Cette technique est aujourd’hui considérée
comme celle de l’avenir.
Il existe encore des réalisations expérimentales portant sur la mise au point d’une
chaudière céramique « volumétrique » derrière un hublot en quartz. Cette solution
sophistiquée est relativement facile à mettre en œuvre en petite taille et consiste
à réchauffer le gaz par léchage d’une céramique poreuse et semi-transparente soumise au flux solaire, le tout se produisant dans l’enceinte étanche fermée par le
hublot. On devrait y gagner une température de surface du récepteur abaissée, et
donc des pertes diminuées. Malheureusement, ce principe, bien adapté à l’alimentation d’une turbine à gaz, ne l’est pas a priori à celle d’un générateur Stirling qui
met en œuvre un gaz à très haute pression (couramment supérieure à 100 bars).
Certains néanmoins ne désespèrent pas de parvenir à l’utiliser ici aussi.
LA FILIÈRE « CENTRALE À TOUR »
Dans cette filière, au moins quatre fluides caloporteurs sont susceptibles d’être utilisés : l’eau-vapeur, les sels fondus, les métaux liquides et l’air. Les récepteurs à utiliser sont différents dans ces quatre cas et nous les passons en revue.
Le récepteur à eau-vapeur
Dans ce cas, on utilise un récepteur à tubes qui est alimenté en eau à haute pression. Cela pose déjà un problème de sollicitation mécanique des tubes bien connu
dans le cas des chaudières à vapeur classiques : leur entretien est coûteux car l’éclatement, et donc le changement d’un tube de chaudière, est ici un événement courant. De plus, les possibilités d’extraction des calories sont très différentes dans les
parties des panneaux qui sont « en eau » et dans celles qui sont « en vapeur ». La
conduite d’un tel récepteur est donc délicate car elle implique que la cartographie
des flux solaires soit contrôlée en permanence, une mauvaise répartition de ceuxci entraînant une surchauffe et une fusion du tube. Dans la pratique elle impose
une conduite sophistiquée des héliostats impliquant le calcul et la mise en œuvre
de dépointages fins en permanence. Voilà deux des raisons de l’abandon aujourd’hui avéré du recours à l’eau-vapeur.
Notons aussi la nécessité de disposer de tubes le plus « noir » possible pour assurer le niveau d’absorptivité le plus élevé. Ce problème est général et concerne tous
les récepteurs surfaciques, mais il est plus aigu pour les chaudières « ouvertes »
(celles qu’on met en œuvre le plus souvent dans le cas de la formule optique du
champ circulaire). Il est au contraire moins important dans les cas d’utilisation de
chaudières en cavité telles que celles qui viennent d’être étudiées au paragraphe