18 - LE SOLAIRE THERMODYNAMIQUE
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pourraient être celles du projet Phoebus. Ce serait en effet la logique d’utiliser un
cycle combiné dans ce dernier cadre taillé sur mesure pour lui. Si les équipes allemandes qui étudient cette filière n’ont pas, jusqu’à ce jour, franchi le pas et en sont
restées à l’utilisation du seul cycle à vapeur (ce qui, en pratique, disqualifie la formule par manque de performance), c’est que l’introduction d’un cycle à gaz de tête
et son alimentation par l’air caloporteur à pression atmosphérique posent bien des
problèmes dont le moindre n’est pas l’échange des calories entre le caloporteur et
l’air du cycle.
Le cycle combiné, à cause de son excellent rendement, est donc l’avenir de la filière
« centrale à tour », mais on peut légitimement se demander si, comme dit l’humoriste, il n’est pas destiné à le rester.
LE CYCLE STIRLING
Comme on le sait, ce transformateur thermomécanique est considéré depuis plus
d'un siècle comme le meilleur des moteurs thermiques tant son rendement théorique est élevé. C’est ainsi que la première tentative de construire une « parabole
Stirling » date de 1887. Il s’agit d’un moteur à piston à chauffage externe, utilisant
couramment l’hélium ou l’hydrogène comme fluide thermodynamique.
Dans la pratique, ce générateur conserve bien des atouts dont celui de pouvoir être
réalisé en petite taille sans perdre trop en rendement. C’est ce qui en fait le candidat idéal pour l’exploitation des calories récoltées avec une excellente efficacité,
mais à faible débit, par les concentrateurs paraboliques (on met en œuvre aujourd’hui aux foyers de telles paraboles des générateurs Stirling qui se situent dans
la gamme des 5-50 kWe et dont les rendements thermomécaniques varient de 30
à 45%). En conséquence, l’inertie thermique de l’appareil est faible et on peut envisager de soumettre son alimentation en calories aux caprices météorologiques.
C’est une caractéristique importante de ces générateurs installés au droit de foyers
mobiles qu’il n’est pas question d’équiper d’un stockage thermique. Le résultat est
là puisque, dans un exemple récent (10 kWe), on obtient un rendement instantané
net (Soleil-réseau électrique) de 22%, ce qui peut être considéré comme excellent.
A plus grande puissance (25 kWe), on friserait les 30%.
Malheureusement, le défaut congénital de ces machines réside dans l’improbable
tenue des joints d’étanchéité de leurs pistons soumis à des conditions très dures.
Ce problème peut probablement être surmonté mais a interdit jusqu’à aujourd’hui
le développement industriel de la machine (c’est-à-dire son utilisation par l’industrie
automobile). Sans doute faut-il voir là un des freins principaux au développement
de cette filière solaire.
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pourraient être celles du projet Phoebus. Ce serait en effet la logique d’utiliser un
cycle combiné dans ce dernier cadre taillé sur mesure pour lui. Si les équipes allemandes qui étudient cette filière n’ont pas, jusqu’à ce jour, franchi le pas et en sont
restées à l’utilisation du seul cycle à vapeur (ce qui, en pratique, disqualifie la formule par manque de performance), c’est que l’introduction d’un cycle à gaz de tête
et son alimentation par l’air caloporteur à pression atmosphérique posent bien des
problèmes dont le moindre n’est pas l’échange des calories entre le caloporteur et
l’air du cycle.
Le cycle combiné, à cause de son excellent rendement, est donc l’avenir de la filière
« centrale à tour », mais on peut légitimement se demander si, comme dit l’humoriste, il n’est pas destiné à le rester.
LE CYCLE STIRLING
Comme on le sait, ce transformateur thermomécanique est considéré depuis plus
d'un siècle comme le meilleur des moteurs thermiques tant son rendement théorique est élevé. C’est ainsi que la première tentative de construire une « parabole
Stirling » date de 1887. Il s’agit d’un moteur à piston à chauffage externe, utilisant
couramment l’hélium ou l’hydrogène comme fluide thermodynamique.
Dans la pratique, ce générateur conserve bien des atouts dont celui de pouvoir être
réalisé en petite taille sans perdre trop en rendement. C’est ce qui en fait le candidat idéal pour l’exploitation des calories récoltées avec une excellente efficacité,
mais à faible débit, par les concentrateurs paraboliques (on met en œuvre aujourd’hui aux foyers de telles paraboles des générateurs Stirling qui se situent dans
la gamme des 5-50 kWe et dont les rendements thermomécaniques varient de 30
à 45%). En conséquence, l’inertie thermique de l’appareil est faible et on peut envisager de soumettre son alimentation en calories aux caprices météorologiques.
C’est une caractéristique importante de ces générateurs installés au droit de foyers
mobiles qu’il n’est pas question d’équiper d’un stockage thermique. Le résultat est
là puisque, dans un exemple récent (10 kWe), on obtient un rendement instantané
net (Soleil-réseau électrique) de 22%, ce qui peut être considéré comme excellent.
A plus grande puissance (25 kWe), on friserait les 30%.
Malheureusement, le défaut congénital de ces machines réside dans l’improbable
tenue des joints d’étanchéité de leurs pistons soumis à des conditions très dures.
Ce problème peut probablement être surmonté mais a interdit jusqu’à aujourd’hui
le développement industriel de la machine (c’est-à-dire son utilisation par l’industrie
automobile). Sans doute faut-il voir là un des freins principaux au développement
de cette filière solaire.