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Bruno RIVOIRE
Si l’on veut aller plus loin en autonomie, on est tenu de concevoir une boucle de
stockage séparée, réalisée avec un fluide plus approprié qui échangera ses calories
soit avec la vapeur pour en épuiser le contenu énergétique, soit au contraire avec
l’eau pour la vaporiser en cas d’absence de Soleil. Un tel concept a été utilisé à Solar
One. La boucle de stockage y a été réalisée avec une huile de synthèse comme
fluide caloporteur et un lit de cailloux pour le stockage proprement dit. Cette installation, qui dégradait le rendement thermodynamique du cycle en cas de déstockage
(à cause de la température relativement basse à laquelle était assuré le stockage,
304°C, au lieu de 515°C pour la vapeur produite en chaudière), a fonctionné pendant le temps d’expérimentation de Solar One. Mais celle-ci s’est précisément arrêtée le jour où le bac de stockage a pris feu, détruisant évidemment toute la boucle.
Cet événement a sans doute signé l’arrêt de mort de cette formule au niveau international car depuis cette date (1988), on n’a plus entendu parler de projet de centrale à tour à eau-vapeur.
Cas du sel fondu
Cette filière résout particulièrement bien le problème du stockage de l’énergie. Le
sel fondu présente en effet une bonne capacité calorifique volumique (2,4 J/°C cm
3
pour le Hitec de Thémis, à comparer aux 4,18 de l’eau) et ne présente pas de difficulté particulière de manipulation si l’on excepte la nécessaire mise en œuvre d’un
réchauffage par traçage électrique lors du remplissage des tuyauteries. Il assure
aussi le transport de la chaleur récoltée dans de bonnes conditions, bien que sa
haute densité puisse apparaître comme un inconvénient (elle rend en effet coûteux
en énergie le transport du sel froid en haut de tour). Il faut cependant noter les différences qui séparent le sel à trois composants utilisé à Thémis (« Hitec ») du sel à
deux composants de Solar Two (« Draw-salt ») : le Hitec fond à 140°C mais ne peut
guère être chauffé à plus de 500°C, tandis que le Draw-salt fond à 220°C et peut
être utilisé jusqu’à 570°C.
Deux formules de stockage sont envisageables : celle qui met en œuvre un seul
bac vertical de grand allongement (c’est le stockage dit « à stratification » où le sel
chaud flotte sur le sel froid), et celle qui utilise deux bacs ayant chacun la pleine
capacité de rétention du sel en circulation. Dans ce cas, l’un des bacs contient le
sel « froid » (aux alentours tout de même de 200°C à Thémis, de 290°C à Solar
Two) et l’autre le sel chaud. La première formule est en tout point préférable (capacité géométrique et surface de pertes divisées pratiquement par deux). Elle présente pour certains l’inconvénient de permettre le mélange thermique des couches
chaude et froide : à leur interface, il se crée une couche « tiède » dont l’épaisseur
augmente avec le temps. Cet inconvénient est toutefois plus apparent que réel
car il n’entraîne pas en lui-même de perte thermique mais seulement une légère
baisse de capacité de stockage par rapport à sa capacité géométrique.
Elle n’a pourtant été choisie ni à Thémis ni à Solar Two, essentiellement en raison
de la difficulté de construire un bac vertical de grande hauteur pour contenir un
Bruno RIVOIRE
Si l’on veut aller plus loin en autonomie, on est tenu de concevoir une boucle de
stockage séparée, réalisée avec un fluide plus approprié qui échangera ses calories
soit avec la vapeur pour en épuiser le contenu énergétique, soit au contraire avec
l’eau pour la vaporiser en cas d’absence de Soleil. Un tel concept a été utilisé à Solar
One. La boucle de stockage y a été réalisée avec une huile de synthèse comme
fluide caloporteur et un lit de cailloux pour le stockage proprement dit. Cette installation, qui dégradait le rendement thermodynamique du cycle en cas de déstockage
(à cause de la température relativement basse à laquelle était assuré le stockage,
304°C, au lieu de 515°C pour la vapeur produite en chaudière), a fonctionné pendant le temps d’expérimentation de Solar One. Mais celle-ci s’est précisément arrêtée le jour où le bac de stockage a pris feu, détruisant évidemment toute la boucle.
Cet événement a sans doute signé l’arrêt de mort de cette formule au niveau international car depuis cette date (1988), on n’a plus entendu parler de projet de centrale à tour à eau-vapeur.
Cas du sel fondu
Cette filière résout particulièrement bien le problème du stockage de l’énergie. Le
sel fondu présente en effet une bonne capacité calorifique volumique (2,4 J/°C cm
3
pour le Hitec de Thémis, à comparer aux 4,18 de l’eau) et ne présente pas de difficulté particulière de manipulation si l’on excepte la nécessaire mise en œuvre d’un
réchauffage par traçage électrique lors du remplissage des tuyauteries. Il assure
aussi le transport de la chaleur récoltée dans de bonnes conditions, bien que sa
haute densité puisse apparaître comme un inconvénient (elle rend en effet coûteux
en énergie le transport du sel froid en haut de tour). Il faut cependant noter les différences qui séparent le sel à trois composants utilisé à Thémis (« Hitec ») du sel à
deux composants de Solar Two (« Draw-salt ») : le Hitec fond à 140°C mais ne peut
guère être chauffé à plus de 500°C, tandis que le Draw-salt fond à 220°C et peut
être utilisé jusqu’à 570°C.
Deux formules de stockage sont envisageables : celle qui met en œuvre un seul
bac vertical de grand allongement (c’est le stockage dit « à stratification » où le sel
chaud flotte sur le sel froid), et celle qui utilise deux bacs ayant chacun la pleine
capacité de rétention du sel en circulation. Dans ce cas, l’un des bacs contient le
sel « froid » (aux alentours tout de même de 200°C à Thémis, de 290°C à Solar
Two) et l’autre le sel chaud. La première formule est en tout point préférable (capacité géométrique et surface de pertes divisées pratiquement par deux). Elle présente pour certains l’inconvénient de permettre le mélange thermique des couches
chaude et froide : à leur interface, il se crée une couche « tiède » dont l’épaisseur
augmente avec le temps. Cet inconvénient est toutefois plus apparent que réel
car il n’entraîne pas en lui-même de perte thermique mais seulement une légère
baisse de capacité de stockage par rapport à sa capacité géométrique.
Elle n’a pourtant été choisie ni à Thémis ni à Solar Two, essentiellement en raison
de la difficulté de construire un bac vertical de grande hauteur pour contenir un