Centrales thermiques solaires. Bassins solaires. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives
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Ni les miroirs de focalisation ni les cellules solaires ne peuvent produire d'électricité la nuit. A cet effet, l'énergie solaire accumulée pendant la journée doit être stockée dans des réservoirs de stockage de chaleur. Ce processus se produit naturellement dans les bassins dits solaires.
Les bassins solaires ont une forte concentration de sel dans les couches d'eau inférieures, une couche intermédiaire d'eau non convective dans laquelle la concentration de sel augmente avec la profondeur et une couche convective avec une faible concentration de sel à la surface. La lumière du soleil tombe à la surface de l'étang et la chaleur est retenue dans les couches inférieures de l'eau en raison de la forte concentration de sel. L'eau à haute salinité, chauffée par l'énergie solaire absorbée par le fond de l'étang, ne peut pas monter en raison de sa forte densité. Il reste au fond de l'étang, se réchauffant progressivement jusqu'à presque bouillir (alors que les couches supérieures de l'eau restent relativement froides).
La "saumure" à fond chaud est utilisée jour et nuit comme source de chaleur, grâce à laquelle une turbine de refroidissement organique spéciale peut produire de l'électricité. La couche intermédiaire du bassin solaire agit comme une isolation thermique, empêchant la convection et la perte de chaleur du fond vers la surface. La différence de température entre le fond et la surface de l'eau du bassin est suffisante pour entraîner le générateur. Le liquide de refroidissement, passé à travers les tuyaux à travers la couche d'eau inférieure, est acheminé plus loin dans le système Rankin fermé, dans lequel une turbine tourne pour produire de l'électricité.
1 - concentration élevée en sel, 3 - couche intermédiaire, 3 - faible concentration en sel
Ce type de centrale a été testé à Beit Ha'Arava (Israël), près de la Mer Morte. Israël est le leader mondial dans l'utilisation des bassins solaires au sel. Systèmes Ormat Inc. installé plusieurs systèmes de ce type dans la mer Morte.
Le plus grand d'entre eux a une capacité de 5 MW. Un étang de 20 hectares convertit la lumière du soleil en électricité avec un rendement d'environ 1 %. Les couches d'eau inférieures d'un étang ont une densité très élevée. Bien que le bassin solaire ait fonctionné avec succès pendant plusieurs années, il a dû être fermé en 1989 pour des raisons économiques. Le plus grand bassin solaire des États-Unis mesure 0,3 hectare à El Paso, au Texas. Il a fonctionné sans interruption depuis son ouverture en 1986. Il alimente un turbogénérateur Rankine de 70 kilowatts et une usine de dessalement de 20 000 litres par jour, ainsi que la fourniture de chaleur industrielle à une usine alimentaire voisine.
La température de l'eau dans l'étang peut atteindre et être maintenue au-dessus de 90°C dans la zone de stockage de chaleur. En période de pointe, cette centrale est capable de produire plus de 100 kWh d'électricité par heure, et le volume d'eau potable dessalée est supérieur à 350000 50000 litres par jour. En cinq ans d'exploitation, la centrale a produit plus de XNUMX XNUMX kWh d'électricité.
Un bassin solaire artificiel au sel a été construit à Miamisburg (Ohio, USA). Il sert à chauffer la piscine municipale et la maison de vacances.
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