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Odeillo... Première Semaine

Posté par : n666eo - Le Vendredi 7 Décembre 2007 à 16:51

Re bonjour à tous (ben oui j'ai rien posté depuis la nouvelle version de Kookyoo...) !
Petit post pour vous présenter ma première semaine de formation à Odeillo dans le cadre du Master. Cette semaine concernait les systèmes solaires à concentration. En gros, l'utilisation d'un flux solaire concentré pour produire de l'énergie.
Trois systèmes principaux sont utilisés dans le solaire à concentration :

 

1) Les centrales à tour. C'est le modèle de Thémis, située un peu aprés Font-Romeu. Des miroirs mobiles et légèrement focalisants sont utilisés pour renvoyer une image du soleil au sommet d'une tour. Chaque miroir renvoyant l'image au même endroit, on obtient une concentration élevée. Au sommet de la tour, un récepteur permet de transmettre ce rayonnement à un fluide (Sels fondus, eau, huiles, air) sous forme de chaleur. Le fluide chaud est ensuite utilisé pour produire de la vapeur d'eau et faire tourner une turbine, comme dans n'importe quelle autre centrale (fuel, nucléaire...). Certaines centrales utilisent une turbine à gaz (ce sera le cas de la nouvelle version de Thémis une fois le projet Pégase mis en place), et utilise donc directement l'air chauffé dans le récepteur pour faire tourner la turbine, donc sans utiliser de vapeur d'eau. Ce système a un bien meilleur rendement, mais pose des soucis de température de fonctionnement (1000°C à l'heure actuelle...).


La tour de Thémis, plus de 80 mètres de haut...


Une idée de la taille des miroirs... 54m² !


L'image du soleil donnée par un seul miroir (héliostat)... Il y en a 200 !!


Le champ d'héliostat de Thémis...

 

2) Les miroirs cylindroparaboliques. Comme leur nom l'indique, il s'agit de miroirs en forme de partie de cylindre de section parabolique, qui concentrent le flux solaire sur une ligne et non un point. La concentration est donc moins élevée, mais on peut disposer des alignements de plusieurs kilomètres de ces miroirs, afin d'obtenir la puissance voulue. Un tube est placé au foyer des miroirs afin de chauffer un fluide comme pour les centrales à tour. Le reste du cycle est lui aussi le même. Je n'ai pas de photo personnelle de ce type de centrale, mais il est facile d'en trouver en faisant une recherche sur "cylindroparabolique". Une centrale de ce type est en cour de conception dans les Alpes, prés d'Aspres, par Solar Euromed (ils sont venus nous présenter le projet cette semaine...). Elle aura une puissance de 12 MWatts électriques pour une surface d'un peu moins de 80 hectares.

 

3) Les paraboles Stirling. Ce système est plutôt destiné à une alimentation autonome de petite taille, au même titre que les panneaux photovoltaïques à l'heure actuelle. Le principe de base est toujours le même... Une parabole concentre le flux solaire en un point, où est disposé un récepteur solaire. Ce récepteur sert à chauffer un gaz (plus rarement un sel fondu) afin de faire tourner le moteur stirling disposé au foyer de la parabole. Pour le fonctionnement du moteur Stirling, je vous invite à aller fouiller sur internet... Mais en gros ça consiste à jouer sur la dilatation/compression d'un gaz dues aux changements de température. Ces moteurs ont un des meilleurs rendements mécaniques ! L'inconvénient de ce système est sa puissance limité, qui oblige à en coupler un grand nombre pour obtenir une puissance digne d'une centrale. Par contre c'est trés adapté à un fonctionnement autonome pour un petit groupe d'habitations...


Parabole Stirling d'Odeillo


Pour avoir une idée de la taille...


Le point focal sur le récepteur... Impossible à regarder à l'oeil nu car trop lumineux...

 

Voilà pour une première présentation, celle des enseignements de cette semaine. Dans un prochain post je vous parlerai du séjour en lui même, puis de la deuxième semaine, centrée elle sur l'étude des matériaux au four même...

Bon week-end !

 







Commentaires 6 commentaires

Seb le 07 Décembre 2007 à 21:23

Vraiment intéressant cet article. Les photos sont superbes en plus (et la petite description niquel;) Pour les centrales à tour, tu parles de turbines à gaz, en fait c'est un circuit fermé ? Une sorte de heat pipe ?

n666eo le 07 Décembre 2007 à 21:56

Non, il s'agit seulement d'une aspiration d'air externe, et d'un échappement, comme pour une turbine d'avion. Dans l'absolu il y a plusieurs moyens de récupérer n'énergie des gaz à l'échappement. Le premier consiste à utiliser ce qu'il reste de chaleur au gaz pour alimenter une turbine vapeur, qui demande une température plus basse pour fonctionner (mais un rendement plus faible). Ca permet de ne pas gaspiller de l'air à 500°C en sortie de trubine... Le deuxième moyen est de réinjecter cet air à 500°C dans le circuit, ce qui permet d'économiser en chauffage d'appoint pour obtenir les 1000°C (en fait on mélange l'air extérieur avec celui sortant de la turbine, ce qui permet d'avoir une température de 250°C en entrée de circuit). Mais Thémis est une centrale de recherche (CNRS), pas de production, donc ces deux systèmes n'y sont pas appliqués... A ta dispo pour plus d'infos ! ;-)

Seb le 07 Décembre 2007 à 23:45

Et pourquoi ne pas combiner les deux ? Une turbine Thémis dont la sortie (la partie non réinjectée, si elle est suffisament chaude) serait reliée à une turbine à vapeur classique. Histoire de combiner les avantages des deux techniques. Enfin je dis ça moi je dis rien ^^ mais ça m'intéresse tout ça :)

n666eo le 07 Décembre 2007 à 23:47

Mal lu ta question... La turbine en elle-même vient de TurboMeca, c'est donc une copie en plus grand des turbines d'hélicoptère. Sur un aéronef, l'air est comprimé à l'entrée de la turbine, puis le kérozène pulvérisé et enflammé dans la chambre de combustion. L'air surchauffé sort en faisant tourner l'arbre moteur. Ici le gaz est déjà injecté chaud et sous pression à l'entrée, et fait donc tourner l'arbre moteur relié à un alternateur... Une super éolienne à trés grande vitesse et petite taille en somme... ;o)

n666eo le 07 Décembre 2007 à 23:50

Oui c'est bien de àa dont je parlais dans mon premier commentaire. Sur les centrales de production, la sortie de la turbine à gaz est relié à l'entrée du cycle d'une turbine à vapeur. L'air chaud sert donc deux fois. Par contre pas possible de recoupler en plus cet air sur le circuit de la première turbine, les turbines à gaz n'aiment pas l'humidité... Pour Thémis, le couplage et la turbine vapeur supplémentaire coûtaient trop cher... La centrale n'étant pas destinée à la production, seule la turbine à gaz qui doit être développée a été installée.

Seb le 08 Décembre 2007 à 0:50

ok, merci pour ces précisions :) je m'endors ... mais moins bête ce soir, ça change :p



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