D’après pv magazine international.
Une équipe de chercheurs finno-suédois a mis au point un système de génération de vapeur pour l’industrie alimentaire qui utilise l’énergie solaire thermique et le photovoltaïque associé au stockage thermique dans le sable.
Le système proposé associe une centrale solaire thermique basée sur des concentrateurs cylindro-paraboliques connectés à un stockage de l’eau et une centrale PV couplée à un système de stockage de la chaleur haute température dans le sable. Les deux installations sont conçues pour fournir séparément de la chaleur au même site industriel, l’unité PV étant utilisée lorsque la centrale solaire thermique n’est pas en mesure de couvrir toute la demande en chauffage.
Les scientifiques expliquent que le fonctionnement de la centrale solaire thermique doit toujours avoir la priorité, car elle génère de la vapeur au coût de chauffage le plus faible. De plus, le système devrait reposer sur un troisième système de chauffage de secours, comme une chaudière commerciale classique, lequel ne doit être utilisé que lorsque les deux installations solaires sont insuffisantes pour couvrir la demande en chauffage.
Le groupe de scientifiques a modélisé le système hybride à l’aide du logiciel TRNSYS, qui sert à simuler le comportement des systèmes renouvelables transitoires. Il a ensuite eu recours au logiciel Python pour simuler l’interaction entre le collecteur solaire et la charge.
Quatre scénarios différents ont été étudiés : un scénario de référence où la chaleur est fournie exclusivement par une chaudière classique ; une configuration basée sur la chaudière et la centrale thermique couplée à un stockage de l’eau ; un système hybride utilisant la chaudière et la centrale PV couplée à un stockage au sable ; et un système recourant aux deux technologies solaires reliées à leurs systèmes de stockage respectifs.
Les chercheurs sont partis du principe que le système et le bâtiment industriel se situaient à Séville, dans le sud de l’Espagne.
Leur analyse technico-économique leur a permis de conclure que la quatrième configuration, basée sur les deux technologies solaires, présentait le coût moyen actualisé de la chaleur (LCOH) le plus bas avec 83,5 €/MWh. Le LCOH le plus élevé a été atteint par la chaudière classique seule, à 100 €/MWh, tandis que le système basé sur la génération PV de vapeur sans énergie solaire thermique se situait à 90 €/MWh. Le système comprenant l’énergie solaire thermique sans PV a affiché un LCOH de 84 €/MWh.
« Dans un système combiné, les dispositifs de concentrateurs cylindro-paraboliques et PV se complètent pour atteindre de meilleures performances en termes économiques et d’empreinte au sol, tout en présentant un taux de couverture solaire combiné très élevé », indiquent les scientifiques, en ajoutant que ce système hybride permet de réaliser les plus importantes économies en matière d’empreinte au sol, avec environ 20 000 m². Ils soulignent également le fait que l’unité solaire thermique est en mesure de couvrir 30 % de la demande en chauffage du site industriel, l’unité PV et la chaudière en couvrant respectivement 60 % et 10 %.
Leur système est détaillé dans l’étude « Techno-economic assessment of a novel hybrid system of solar thermal and photovoltaic driven sand storage for sustainable industrial steam production », parue dans Energy Conversion and Management. L’équipe de scientifiques est composée de chercheurs de l’Université Dalarna en Suède, du fournisseur suédois de stockage au sable Polar Night Energy Oy et du spécialiste du solaire thermique Absolicon Solar Collectors AB installé en Suède.
Polar Night Energy a développé un système de stockage au sable dont pv magazine a parlé en juillet 2022. Ce système intégré dans un haut container en acier est capable de stocker de l’électricité sous la forme de chaleur pendant plusieurs mois à des températures comprises entre 500 °C et 600 °C. Il utilise du sable sec commun ne nécessitant aucun traitement spécial comme moyen de stockage et fonctionne à l’aide de tuyaux contenant de l’air. Lorsque l’air est chauffé, il est aspiré à travers les tuyaux jusqu’au sable, qui peut alors monter à une température de 600 °C.
Traduction assurée par Christelle Taureau.
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