Présentation thermosolaire

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Thermosolaire

Le Thermosolaire Lnergie de demain

T.Majdoubi - prsentation thermosolaire du pr 04/02/10 l'ENSEM

ContraintesAugmentation croissante du cot des combustibles fossiles; puisement des rserves mondiales des combustibles fossiles; Hausse des missions de CO2; Dpendance nergtique; Inscurit dans les approvisionnements

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Demande nergie primaire18000 16000 14000 12000 Mtep 10000 8000 6000 4000 2000 0 1980

1990

2000

2010

2020

2030

Taux de croissance: 1,6% par an entre 2006 et 2010T.Majdoubi - prsentation thermosolaire du pr 04/02/10 l'ENSEM

Source: OCDE/IEA

Cot des nergies (en /100KWh PCI)

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volution des cours du ptrole et du fioul TBTS

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volution des cours du charbon (en US $ par tonne)

index

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Emissions CO2

50 40 Giga tonne s 30 20 10 0 1980 1990 2000 Anne 2010 2020 2030

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Thermosolaire

Opportunits

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Cot Electricitcout petrole cout du CO2, 20/t capital, EX et M

35 30 25 c /K W h 20 15 10 5 0 COL PAR 200 MW. COL PAR 200 MW. site 2200KWh/m2/an site 2800KWh/m2/an Cycle combin Turbine gaz Petrole300$ COLLECTEURS PARABOLIQUE 100$ 200$ 50$ 100$ 50$ 50$ 200$ 100$ 200$

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Cot Electricit

A partir de 70 $ la tonne de ptrole, les centrales solaires deviennent plus comptitives que les centrale brlant du fuel-oil; A partir de 130 $ la tonne de ptrole, les centrales solaires deviennent plus comptitives que les centrales turbine gaz en cycle ouvert.

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Cot lectricit

25

20

c/KWh

15

10

5

0 COL PAR 200 MW site 2200KWh/m2/an COL PAR 200 MW site 2800KWh/m2/an Eolien Hydroelectrique

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March CO2 (/tonne)

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Prvisions de la baisse des cots dnergie solaire

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CAPACITE DES CENTRALES THERMOSOLAIRES

CAPACTES DES CENTRALES THERMOSOLAIRES25 20 GW 15 10 5 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Croissance; 36% entre 2006 et 2020T.Majdoubi - prsentation thermosolaire du pr 04/02/10 l'ENSEM

Irradiation solaire moyenne

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Technologie ThermosolaireEnergie solaire peu dense: il faut concentrer les rayons pour obtenir des tempratures exploitables pour la production dlectricit: Concentration en une ligne; Concentration en un point.

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Concentrateurs en ligne

2 systme de concentration en ligne sont conus pour produire de llectricit grande chelle:Collecteurs paraboliques ; solar Millennium Miroirs plats: Fresnel

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Les centrales capteur cylindro-paraboliques

La technologie des capteurs cylindro-paraboliques et actuellement la plus prouve des techniques de concentration solaire. De nombreuses installations ont dj t testes et commercialises, dont certaines dans les annes 80.

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Configuration typique d'une centrale collecteurs cylindro-paraboliques

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Configuration typique d'une centrale collecteurs cylindro-paraboliquesL'nergie thermique reue au collecteur est absorbe par un tuyau mtallique l'intrieur d'un tube en verre sous vide. Le fluide (huile synthtique) qui circule l'intrieur du tuyau, est chauff une temprature d'environ 400C. Ce fluide est ensuite pomp travers des changeurs conventionnels afin de produire de la vapeur surchauffe qui actionne un turbognrateur lectrique.

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Collecteur parabolique

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Collecteur parabolique

Composant de base du champ solaire, il est compos : d'un rflecteur parabolique (miroir), en verre pauvre en fer etrecouvert d'une pellicule d'argent en sa partie infrieure, et d'un enduit spcial de protection; d'une structure mtallique, d'un tube rcepteur du systme de poursuite solaire.

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Systme de poursuite solaire

Le rle du mcanisme de poursuite est d'adapter l'inclinaison du capteur de manire ce que la radiation solaire incidente soit toujours perpendiculaire au rflecteur. la radiation rflchie au foyer de la parabole est concentre sur le tube rcepteur dans lequel circule le fluide caloporteur.

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Systme de poursuite solaire

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Structure mtallique

La structure mtallique est conue pour: rsister aux importantes contraintes mcaniques lies au vent. Assurer la compatibilit entre les dilatations thermiques ingales de l'acier et du verre.

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Collecteur parabolique

Miroir Tube absorbant

Fondation Structure

mtallique

Systme de poursuite solaire

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Collecteur paraboliquedoit avoir les caractristiques suivantes : Bonne absorption du rayonnement : son coefficient d'absorption doit tre aussi lev que possible afin d'viter toute rflexion du rayonnement incident. Pertes thermiques limites : La temprature du tube dpassant gnralement 400C, les pertes par changes convectifs et radiatifs sont trs importantes. Afin de les limiter, le tube est entour d'une enveloppe de verre sous videT.Majdoubi - prsentation thermosolaire du pr 04/02/10 l'ENSEM

Le tube collecteur

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Collecteur paraboliqueLe collecteur parabolique permet : datteindre des taux de concentration compris entre 10 et 100 de collecter jusqu' 60% du rayonnement solaire incident; datteindre un rendement de conversion lectrique de pointe de 20% (production nette d'lectricit la radiation solaire incidente).

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Champ solaire

Les collecteurs sont connects en srie pour former de longues files connectes en parallle. La taille du champ solaire dpend de la puissance dsire. Les collecteurs sont aligns dans la direction nord-sud, et disposent d'un systme monoaxial de poursuite du soleil dans la direction est-ouest. Un senseur permet de contrler la position du soleil par rapport la range de collecteurs. Cette information est transmise au systme de contrle central qui ajuste l'angle d'inclinaison.

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Champ solaire

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Champ solaire Ain Beni Mathar

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Champ solaire Ain Beni Mathar

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Miroirs de Fresnel

collecteurs focalisation linaire; Approximer la forme parabolique du collecteur par une succession de miroirs plans

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Principe de fonctionnement des miroirs de Fresnel

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Principe de fonctionnement des miroirs de FresnelUn premier tage de rflecteur est install sur le sol. Le rayonnement est rflchi au foyer de la parabole approxime par le jeu de miroirs. Un deuxime tage de rflecteurs redirige le rayonnement vers le tube rcepteur. Ce second tage de rflecteurs, joue aussi le rle d'isolant pour le tube rcepteur. Il est recouvert d'une importante couche d'isolation en sa partie suprieure. La partie infrieure est quant elle isole par une vitre.

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Avantages des miroirs de Fresnel

Cot infrieur des miroirs; pas de vide l'intrieur du tube rcepteur, ce qui facilite sa conception et sa durabilit; les contraintes mcaniques dus la pousse du vent sont rduites par la disposition plane des miroirs.

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Prototype miroirs de Fresnel de 2500 m

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Systmes de conversion de lnergie solaire

2 systmes de conversion de lnergie en lectricit sont adopts: CYCLE DE Rankine; cycle Combin intgr

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Cycle de Rankine

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Cycle de Rankine

Le cycle de Rankine des centrales thermosolaires est un cycle thermodynamique dont lnergie solaire constitue la source chaude; Le rayonnement solaire chauffe, travers le tube absorbant, une huile thermique 400 C environ.; Lhuile thermique gnre de la vapeur qui actionne un turboalternateur.

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