Les capteurs solaires thermiques sont capables de faire fonctionner l'usine après le coucher du soleil. Voir plus de photos de science verte. Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'EIA/NREL Si vous avez déjà acheté des compensations carbone, vous avez peut-être remarqué que la majeure partie ou la totalité du prix d'achat est consacrée à l'énergie éolienne, pas solaire. Dans le monde des énergies alternatives à grande échelle, le vent règne en maître, surtout parce que c'est moins cher. Mais un développement récent de la production d'énergie solaire pourrait faire de l'énergie solaire une option beaucoup plus viable.
Dans la plupart des cas, l'énergie du soleil est convertie en électricité de deux manières :à l'aide de cellules photovoltaïques, qui transforment la lumière du soleil en électricité à l'aide d'un matériau semi-conducteur qui absorbe les photons et libère des électrons; ou à l'aide de turbines solaires thermiques, qui utilisent la chaleur du soleil pour produire de la vapeur, qui fait ensuite tourner une turbine pour produire de l'électricité. C'est le centrale solaire thermique qui est prêt pour un grand changement.
Le gros problème de l'énergie solaire est le plus évident :le soleil ne brille pas tout le temps. La nuit ou par temps nuageux, les centrales électriques ne peuvent tout simplement pas accéder à l'énergie du soleil. Cela rend l'énergie solaire chère, puisque les centrales électriques ne peuvent pas fonctionner 24h/24 et 7j/7. Un nuage flotte au-dessus et la plante est soudainement à l'arrêt énergétique, ne produisant rien. Cela rend également l'énergie solaire indisponible à certains moments - comme la nuit, lorsque la demande de puissance est la plus élevée.
La solution est simple :stocker l'énergie du soleil pour pouvoir l'utiliser lorsque le soleil n'est pas disponible. Malheureusement, la mise en œuvre de cette solution a été extrêmement problématique - jusqu'à ce qu'une percée récente fasse du stockage de l'énergie solaire une option réaliste pour l'industrie de l'énergie.
Dans cet article, nous découvrirons comment il est possible de stocker efficacement l'énergie au soleil afin de pouvoir y accéder lorsque le soleil se couche. Nous examinerons également la première centrale électrique commerciale construite pour utiliser la technologie afin de découvrir comment le système fonctionne.
Le matériau de stockage qui rend la percée possible se trouve probablement dans votre cuisine en ce moment.
Un réseau de collecteurs est capable de collecter l'énergie du soleil qui est stockée pour une utilisation ultérieure. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Sandia National Laboratories L'idée de stocker l'énergie du soleil n'est pas nouvelle. Les gens ont essayé de trouver un moyen de suspendre le processus – conserver l'énergie de la lumière du soleil pendant un certain temps avant de la convertir en électricité – aussi longtemps que l'énergie solaire a été une option électrique. Toutes les tentatives précédentes, bien que, ont été excessivement problématiques.
Certains ont essayé de stocker l'énergie du soleil en l'utilisant pour pomper l'eau en amont, où l'énergie reste jusqu'à ce que l'eau redescende, le relâcher. Comprimer puis décomprimer l'air est une autre option. Mais ces deux méthodes gaspillent de l'énergie - seulement environ 80 pour cent de l'énergie solaire fournie est récupérée à l'autre extrémité [source :Bielo]. Les batteries sont également extrêmement inefficaces, ce qui les rend trop chers pour être une option de stockage à grande échelle viable. Vous pouvez stocker autant d'énergie dans un thermos à café que dans une batterie d'ordinateur portable, qui coûte 10 fois plus cher [source :Wald].
Et c'est là qu'intervient la percée :la chaleur est facile à stocker.
C'est essentiellement ce que fait le thermos, emmagasiner la chaleur de ce café. Et la chaleur génère de l'électricité dans une centrale solaire thermique, donc stocker de la chaleur est un moyen de mettre le processus en pause :laissez le soleil chauffer quelque chose, garde cette chose au chaud jusqu'à ce que le soleil se couche, puis utiliser cette chaleur pour générer la vapeur qui fait tourner la turbine.
Bien sûr, aussi relativement facile qu'il est de stocker la chaleur, vous devez trouver la bonne substance pour une application d'énergie solaire. Pour stocker la chaleur extrême qui fait fonctionner une centrale solaire thermique, la substance doit rester stable à des températures élevées - dans la zone de 750 degrés F (400 degrés C) - sinon vous rencontrerez des problèmes de vaporisation et de changements de pression [source :Bielo]. Il est également utile que la substance soit bon marché et facilement disponible.
Entrez ce blanc, des trucs cristallins dans votre placard que vous avez probablement mis sur vos œufs brouillés, votre verre à margarita et votre edamame :du sel. Le sel ne fond qu'à des températures très élevées, se vaporise à très, températures très élevées et il est disponible en pratiquement illimité, approvisionnement à bas prix. Plus, il ne perd qu'environ 7 % de l'énergie qu'il contient [source :Bielo].
Réellement, la première centrale solaire équipée d'un stockage de sel n'utilise pas de sel de table. Il utilise un mélange de sel différent souvent appliqué comme engrais, une combinaison de nitrate de sodium et de potassium. La centrale d'Andasol 1 à Grenade, Espagne, est emballé avec 30, 865 tonnes (28, 000 tonnes métriques) de l'étoffe [source :Bielo].
Un système de capteurs solaires à auge parabolique peut chauffer des tubes d'huile à des températures énormes. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Sandia National Laboratories La centrale d'Andasol 1 en Espagne a commencé à produire de l'électricité en novembre 2008, et tant que le soleil brille, elle fonctionne à peu près comme n'importe quelle autre centrale solaire thermique. La lumière du soleil frappe une sorte de capteur solaire -- dans ce cas, un champ de miroirs paraboliques focalisés sur des tubes remplis d'huile, qui se réchauffe à plus de 752 degrés Farenheit (400 degrés Celsius). Cette huile chaude est utilisée pour faire bouillir de l'eau, qui produit de la vapeur, qui fait tourner une turbine.
Ce n'est que lorsque le soleil ne brille pas que le système de stockage affecte la production d'électricité. La configuration va comme ceci:
Le champ de capteurs solaires d'Andasol 1 est suffisamment grand pour capter presque deux fois plus de lumière solaire que la centrale n'en a besoin pour fonctionner pendant les périodes ensoleillées. L'huile surchauffée est envoyée vers un échangeur de chaleur fonctionnant entre des cuves géantes de sel fondu. Une cuve contient du sel fondu relativement froid (environ 500 degrés F ou 260 degrés C). Ce sel est pompé dans l'échangeur de chaleur, où il capte la chaleur de l'huile. Le sel fondu maintenant plus chaud (752 degrés F ou 400 degrés C) s'écoule dans la deuxième cuve, où il attend que le soleil se couche derrière un nuage.
Lorsque la centrale électrique a besoin de la chaleur stockée, le sel fondu plus chaud est pompé vers l'échangeur de chaleur. Là, il transfère sa chaleur à l'huile qui va générer de la vapeur. L'huile la plus chaude se rend au centre de puissance, et le sel fondu maintenant plus froid retourne dans le réservoir plus froid. Le processus recommence alors.
Utiliser du sel pour stocker la chaleur du soleil, l'usine peut fonctionner sans soleil, fonctionnant presque deux fois plus longtemps que les autres centrales solaires. La configuration de stockage de sel permet à Andasol 1 de générer 50 % d'énergie en plus qu'il ne le ferait sans lui - 178, 000 mégawattheures d'électricité [source :Assez]. Cette capacité de production supplémentaire réduit le coût global de l'électricité de la centrale. Il pourrait éventuellement rivaliser avec le coût de l'électricité au gaz naturel.
Ce type de stockage de sel n'est pas la seule conception sur la table pour stocker l'énergie du soleil. Certaines plantes envisagent d'utiliser une approche plus directe qui évite l'huile - elles collecteraient et stockeraient à la fois la chaleur du soleil dans le sel. Le sable est un autre matériau potentiel de stockage de chaleur.
Et un autre groupe a développé un système qui imite les effets moléculaires de la photosynthèse pour stocker l'énergie solaire :il utilise la lumière du soleil pour diviser les molécules d'eau en hydrogène et oxygène, qui sont ensuite remontés dans une pile à combustible.
Pour plus d'informations sur le stockage de l'énergie solaire et les sujets connexes, regardez sur les liens sur la page suivante.
