Centrale solaire à tour avec 11 turbines

Jusqu’à présent, les ingénieurs ne peuvent que rêver au triomphe des centrales solaires au vent. Ces centrales électriques se distinguent par un concept particulièrement simple : l’air est chauffé par le soleil sous une grande verrière, s’élève dans le ciel dans une haute cheminée en raison de sa faible densité et fait tourner une turbine qui, à son tour, produit de l’électricité via une Générateur.

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L’idée a 120 ans et une idée allemande l’a montrée dans les années 1980. Installation de démonstration en Espagne, cela fonctionne également. Mais jusqu’à présent, il n’y a que Un exemple a été mis en exploitation commerciale en Mongolie intérieure, près de Wuhai, en Chine.

Des chercheurs de l’Université du Qatar et de l’Université technique jordanienne Al Hussein veulent maintenant aider les centrales électriques au vent à réaliser une percée avec une sorte de double coup dur. Ils ont récemment présenté dans Revue spécialisée Energy Reports un concept pour un système qui convertit non seulement la montée de l’air chauffé en énergie électrique, mais également la chute de l’air froid et humide.

Double tour avec arroseurs

Le nouveau concept, que les chercheurs ont baptisé système solaire à double technologie (TTSS), serait capable de plus que doubler l’efficacité des centrales électriques. Pour l’essentiel, elle est construite de la même manière qu’une centrale électrique à courant ascendant classique. Une tour de 200 mètres de haut et dix mètres d’épaisseur est entourée d’un toit collecteur installé à six mètres du sol et s’élevant vers la tour et dirigeant l’air chauffé vers la turbine située dans la tour.

Le point fort : Une coque en béton est prévue autour de l’évent ascendant, sorte de deuxième tour, divisée en dix chambres dont chacune est équipée d’une turbine en partie basse. Ceux-ci sont alimentés par de l’air qui est pulvérisé avec de l’eau au sommet de la tour et tombe froid et lourd vers le bas. Cela fonctionne également la nuit, un fonctionnement continu est donc possible, écrivent les chercheurs.

Cependant, l’efficacité du système à aspiration descendante dépend de la météo. L’air humide et les températures froides, par exemple, sont contre-productifs, selon l’étude. Dans la capitale de l’Arabie Saoudite, Riyad, par exemple, selon les calculs, il pourrait même y avoir une panne totale pendant les mois d’hiver typiques. Cependant, en été, elle compense cet inconvénient et génère toute l’année plus d’énergie électrique que la tour à courant ascendant.

La production électrique d’une centrale électrique à courant ascendant pur peut être plus que doublée par la composante à courant descendant, écrivent les chercheurs. Au total, cela représenterait pas moins de 750 000 kilowattheures par an. Assez d’énergie pour couvrir les besoins en électricité d’environ 200 foyers de deux personnes. Néanmoins, l’équipe admet des inconvénients à leur concept, comme le besoin en eau et la possible perte de performance du système à aspiration descendante en raison des conditions météorologiques.

Bilan énergétique incertain

Hans-Jürgen Niemann, professeur émérite à l’Université de la Ruhr à Bochum, qui trouve fondamentalement la nouvelle idée « intelligente », est sceptique pour une autre raison. “L’eau doit être pompée jusqu’au sommet de la tour et il y a des pertes d’énergie dans la tour dues au frottement ainsi que dans la turbine. On ne sait toujours pas quel sera réellement le bilan énergétique au final.” Niemann lui-même étudie depuis de nombreuses années les centrales électriques à courant ascendant. Son équipe de l’Université de la Ruhr calcule, entre autres, de nouvelles formes de tours coniques qui s’élargissent vers le haut afin d’augmenter l’efficacité des systèmes.

L’ingénieur n’accepte que l’avantage répandu du concept de courant descendant, à savoir qu’il rend la centrale électrique adaptée, dans une mesure limitée, à la charge de base. « Nous y sommes déjà parvenus avec les centrales électriques purement en amont », souligne-t-il. En fin de compte, le sol sous la verrière emmagasine la chaleur jusque tard dans la nuit, de sorte que l’air chaud continue de circuler dans la tour même lorsque le soleil est déjà couché. Ou vous pouvez utiliser une astuce. “Le stockage de chaleur fonctionne mieux avec des coussins en plastique noir remplis d’eau et placés sur le sol”, explique le scientifique. Aussi la société australienne EnvironnementMission, qui a déjà prévu des centrales électriques sous le vent dans divers endroits du monde, annonce un fonctionnement 24h/24 et 7j/7. Cependant, aucun de ses projets n’a encore été mis en œuvre.

Des investissements élevés requis

Les principaux obstacles à la construction de centrales électriques à courant ascendant sont les coûts d’investissement élevés et l’encombrement. Afin d’augmenter l’efficacité et la rentabilité, diverses stratégies ont été mises en œuvre dans le passé, telles que l’augmentation de la hauteur des tours jusqu’à 1 000 mètres et l’extension des verrières à plusieurs kilomètres carrés ou – pour gagner de la place – l’utilisation de systèmes plus efficaces. systèmes de collecteurs. Des concepts de combinaison avec des systèmes photovoltaïques et des systèmes de dessalement de l’eau de mer ont également été présentés dans la littérature spécialisée.

Il y a 15 ans, Niemann et ses collègues écrivaient dans un article Magazine de l’Université de la Ruhr au sujet des centrales solaires au vent : “Elles pourraient un jour s’élever dans le ciel comme d’immenses cheminées – par exemple dans les régions désertiques – et approvisionner le monde en énergie électrique pratiquement gratuitement.” Du point de vue de l’ingénieur, la réalisation de cette vision reste souhaitable. Il reste à voir si une centrale électrique à courant ascendant avec une tour à courant descendant peut y contribuer.

(Grand frère)