Quelles sont les caractéristiques de ces trois technologies ?

Dans quelle mesure ces sources de production concentrée assureront le mix énergétique de 2060 ?

Pourquoi 2060 ?

Fusion opérationnelle au niveau industriel ?

Epuisement des ressources fossiles Existence de grands projets solaires ?

Méthodologie utilisée pour le calcul économique

Principaux Paramètres : • Taux d’Actualisation : fixé à 8 % • LEC : Levelized Energy Cost • VAN : Valeur Actuelle Nette • TEC : Taux d’Enrichissement en Capital

Partie II : Le solaire thermodynamique

Principe général de fonctionnement : Production de chaleur : miroirs concentrant les rayons du Soleil 400 à 1 000°C Cycle thermodynamique qui transforme cette chaleur en électricité

Où développer le solaire thermodynamique ?

Zone adaptée : ceinture solaire Rayonnement solaire direct (DNI) > 2 000 kWh/m²/an

Ressource solaire : Direct Normal Irradiation (kWh/m²/an)

A.

I. Les principales technologies solaires thermodynamiques

Présentation comparée Technologie

Puissance d'une centrale unité (MW) Température de fonctionnement (°C) Rapport de concentration Surface par MWh/an Coût des collecteurs (€/m²)

Coût du kWh (c€) Rendement annuel solaire électrique Cylindro-parabolique

10 - 200 250 - 400 70 - 80 6 - 8 m² 210 - 250

15 - 20 12 - 15% Linear Fresnel

5 - 150 250 - 400 ~ 30 4 - 6 m² 150 - 220

12 - 15 .

~ 10% Tour solaire

10 - 100 450 - 1000 300 - 1000 8 - 12 m² 140 - 220

22 - 25 ~ 15% Parabolic dish

0,01 - 0,4 600 - 1200 1000 - 3000 8 - 12 m² ~ 1000

~ 25 15 - 20%

B. Choix de la technologie Technologie cylindro-parabolique:

- Grand retour sur expérience (1ère centrale aux USA en 1985) - Prix du kWh : 15-20 c€ - Bon rapport Surface/Production Avantages : - possible stockage de l'énergie thermique - possible hybridation

2km

II. Modélisation d’une centrale à miroirs cylindro-paraboliques

A. Lieu d’implantation 1) Détermination du site DNI > 2 000 kWh/m²/an

DNI insuffisant en France Etude au Maroc en réponse aux appels d’offre.

A proximité : villes de Midelt et d’Aït Ali Ou Youssef, barrage Hassan II. Coordonnées du site : latitude 32.8°, longitude -4.8°.

Altitude en m

Altitude en m 32.78

1550 32.76

1500 32.74

1450 32.72

1400 32.7

1350 32.68

32.66

-4.85

-4.84

-4.83

-4.82

-4.81

-4.8

Longitude (°) -4.79

-4.78

-4.77

-4.76

-4.75

Résultats :

Zone suffisante où la pente est inférieure à 5% 1300 Peu de travaux de terrassements, installation possible

2) Etude topographique

Exploitation de la base de données SRTM avec Matlab : - Quadrillage du terrain - Détermination de l’altitude de chaque point - Calcul de la pente en chaque point

Pente en %

Pente en % 32.77

32.76

32.75

32.74

32.73

32.72

32.71

32.7

32.69

32.68

32.67

-4.86

-4.84

-4.82

-4.8

Longitude (°) -4.78

-4.76

-4.74

5 0 30 15 10 25 20

3) Etude météorologique

Dimensionnement de la centrale grâce au logiciel System Advisor Model besoin de données météo heure par heure pendant un an… … sur le site précis de la centrale ! Provenance des données : - SoDa - Nasa - International Weather for Energy Calculation

B. Dimensionnement technique

Paramétrage à l’aide de SAM Capacité de production Refroidissement Mode de stockage Durée de stockage Collecteurs Récepteurs Fluide caloporteur Surface du champ solaire 100 MW Eau Sels fondus 6 h Solargenix SGX-1 Schott Huile synthétique VP-1 260 ha

Exemple de résultats fournis par S.A.M. : Production mensuelle en kWh de la centrale

C. Etude économique Investissement 356 M€ Préparation du site Champ solaire Système thermo Stockage Turbine Ingénierie, Construction Projet , Management 21% 9% 9% 12% 2% 2% 45%

C. Etude économique Investissement 356 M€ Préparation du site Champ solaire Système thermo Stockage Turbine Ingénierie, Construction Projet , Management 21% 9% 9% 12% 2% 2% 45% Dépense Annuelles : 7.3 M€ dont 3M€ en réserve

C. Etude économique Investissement 356 M€ Préparation du site Champ solaire Système thermo Stockage Turbine Ingénierie, Construction Projet , Management 21% 9% 9% 12% 2% 2% 45% Tarif de rachat : 14c€/kWh LEC : 9.4c€/kWh TEC : 0.31

Dépense Annuelles : 7.3 M € dont 3M € en réserve

200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 -100 -200 -300 -400

D. Impact environnemental Bilan carbone :

Réalisé à l’aide du logiciel

SimaPro

Ordre de grandeur

35-40g de CO2 équivalent/kWh

Résultat qui ne tient pas compte du transport des matériaux et du montage de la centrale.

Besoins en eau :

- Lavage des miroirs : 0,1L/kWh - Eau de refroidissement : > 3 000L/kWh, rejetée ensuite dans le milieu.

Risques :

- Toxicité de l’huile de synthèse (circuit fermé) -Inflammabilité (huiles thermiques en présence de sels fondus) Préférer l’eau comme fluide caloporteur.

Verre ~ 11 000t Acier > 20 000t Béton > 10 000t Sels fondus ~ 43 000t Recyclage des matériaux

III. Quelles perspectives?

A. Objectif de la recherche :

- Gagner en performance en réduisant les coûts - Nouveaux composants développés - Hybridation

ETAT DU SOLAIRE THERMODYNAMIQUE

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Operationnel Construction Projet Total Total : 8 850 MW Total (Avec hybridation) :11 000 MW Dish LFR Tower Trough

B .Quel paysage énergétique pour le solaire thermodynamique en 2060 ?

- Alimenter des grandes métropoles près des déserts - Produire pour des réseaux éloignés - S'insérer dans des projets à grande échelle : Plan Solaire Méditerranéen, Desertec