Les énergies renouvelables : état des lieux et perspectives

Les centrales à disques paraboliques

Définition

Transformant l'énergie thermique en énergie mécanique avec le meilleur rendement thermodynamique, le moteur Stirling fonctionne contrairement aux moteurs classiques à combustion interne par un chauffage externe.

Son couplage au dispositif Dish de concentration du rayonnement solaire forme le système Dish/Stirling reconnu comme le plus efficient de toutes les technologies existantes pour la conversion des radiations solaires en électricité.

Ce système (Dish/Stirling) se distingue par sa conception modulaire, la transférabilité de sa technologie aux pays d'utilisation et par un potentiel de développement encore important.

Son fonctionnement hybride (utilisation des combustibles fluides, biogaz ou gaz naturel, etc. en absence du rayonnement solaire) améliore la qualité d'électricité produite et augmente le facteur de capacité du système, tout en baissant le prix de revient du kWh produit. Le système Dish-Stirling est composé des éléments suivants :

  • un miroir parabolique,

  • un moteur Stirling avec générateur

  • un capteur solaire ou récepteur

  • un système de poursuite du Soleil.

Le miroir parabolique intercepte le rayonnement solaire et le concentre sur le récepteur où il sera transformé en énergie thermique. Puisque la position apparente du Soleil par rapport à un point donné est constamment variable, le concentrateur est placé dans une monture permettant les mouvements indispensables à son pointage permanent vers le Soleil.

(Source CNRST).

Schéma représentant un système Dish-Stirling
Schéma représentant un système Dish-StirlingInformationsInformations[1]

Le système Dish-Stirling EuroDish à Odeillo (66)

Une parabole-miroir de huit mètres de diamètre est associée à un moteur transformant la chaleur en énergie mécanique depuis 2004 à Odeillo.

Un mini-générateur électro-solaire de 10 kW basé sur un cycle Stirling et alimenté par une parabole solaire est soumis depuis fin juin 2004 aux expérimentations des chercheurs du laboratoire du CNRS d'Odeillo.

Les chiffres-clés

  • Parabole diamètre 8,5 m

  • Moteur SOLO 161, alpha simple

  • Gaz de travail : H2

  • Pression : 30-140 Bars

  • Température de l'absorbeur : 780 °C

  • Température du gaz : 630 °C

  • Puissance Max : 45,4 kWth, 10 kWe

  • 2500 h de fonctionnement

  • Production d'électricité 18 000 kWhe/an

  • Rendement calculé sur toute l'année : 16,6%

  • Record de puissance à 11,1 kWe pour un rendement de 21,6 % sous 974 W/m²

  • Investissement : 140 000 €

Système Dish-Stirling EuroDish à Odeillo (66)
Système Dish-Stirling EuroDish à Odeillo (66)InformationsInformations[2]
Schéma de principe du système Euro-Dish
Schéma de principe du système Euro-DishInformationsInformations[3]

ComplémentLe moteur Stirling

Le moteur Stirling est un moteur à combustion externe. Le fluide principal est un gaz soumis à un cycle comprenant quatre phases : chauffage isochore (à volume constant), détente isotherme (à température constante), refroidissement isochore puis compression isotherme.

Robert Stirling a inventé en 1816 le moteur à air chaud mais, pour améliorer son efficacité, il l'a muni d'une modification suffisamment importante pour lui donner un réel développement : un régénérateur entre les deux pistons qui a considérablement amélioré sa performance.

Peu connu du grand public, ce moteur a cependant quelques avantages. Il fut répandu au temps de la domination des machines à vapeur qui présentaient parfois le grave défaut d'exploser et de faire des victimes.

Ce moteur a en son actif plusieurs atouts alliant à la fois sa bonne utilisation de l'énergie primaire (thermique) sans contrainte sur l'origine de cette dernière (solaire, rejet thermique, biomasse, gaz...), son fonctionnement quasi silencieux ne nécessitant que peu d'entretien, sa couverture d'une large gamme de puissance, sans oublier le caractère respectueux de l'environnement des fluides caloporteurs utilisés (hydrogène ou hélium)et qui constituent la substance motrice de ce moteur. Actuellement, on sait construire des machines à air chaud ou moteurs Stirling dont le rendement dépasse celui des moteurs à combustion interne.

Robert Stirling (1790-1878)
Robert Stirling (1790-1878)InformationsInformations[4]
Schéma de principe des quatre étapes d'un cycle Stirling
Schéma de principe des quatre étapes d'un cycle StirlingInformationsInformations[5]
  1. Source : http://www.cnr.ac.ma/teer/publications/dish%20stirling.htm

  2. Source : Björn Appel, http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Dish-stirling-at-odeillo.jpg Paternité

  3. Source : E. Guillot - http://www.lra.ens.fr/~panis/enseignement/LS120/extrait_Dishstirling_Guillot.pdf

  4. Source : web

  5. Koichi Hirata, 1996 - http://www.bekkoame.ne.jp

PrécédentPrécédentSuivantSuivant
AccueilAccueilImprimerImprimer | RETOUR VERS LA LISTE COMPLÈTE DES MODULES | - Université de Perpignan - Via Domitia - Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)