DSG-ISCCS :

Li et al. [70] ont introduit et analysé une DSG-ISCCS avancée avec la conversion de carburant thermochimique solaire et CCS. La centrale utilise à la fois les collecteurs cylindro-paraboliques et les technologies de récepteur à tour pour la production de gaz de synthèse qui alimentent la turbine à gaz.

48

Figure .I.30 : La configuration DGS-ISCCS-CSC [70].

I.7.3.3. HTF-ISCCS vs. DSG-ISCCS:

Lentz et Almanza [71] ont introduit un nouveau concept hybride qui a utilisé un DSG-SF pour améliorer la performance de la centrale géothermique de 100MW situé à Cerro Prieto, Mexique, pour empêcher le dépôt de silice dans le processus de la géothermie. Le concept proposé est consiste d'un puits géothermique, un champ solaire DSG, un séparateur flash, une turbine à vapeur et un condenseur. Pour augmenter l'enthalpie et la qualité de la vapeur de Cerro Prieto de 1566 kJ/kg, une DSGSF de 9250m² avec un débit de 25,67 kg/s a été proposé. Les auteurs ont examiné trois options différentes pour l'intégration de l'énergie solaire dans une centrale géothermique. Le premier régime consiste a l'installation de la DSG-SF entre les puits et le premier séparateur de vapeur, tandis que dans le second champ solaire est situé entre les premier et second séparateurs de vapeur. Dans le troisième a suggéré qu’il reste de l'eau d'arrangement dans les tours de refroidissement soit employé pour produire la vapeur dans le domaine solaire. Ce dernier est le plus préféré parce qu'il diminue toute la salinité et il cause moins de graduation sur les pipes des puits.

.Jamel et al. [72] ont brièvement examiné certaines études et les documents publié qui ont porté sur l'intégration de l'énergie solaire thermique avec fossiles et les énergies renouvelables y compris les centrales hybrides à cycle solaire-vapeur électriques, les systèmes à cycle combiné solaires intégrés (ISCCS), les centrales hybride électrique à turbine gaz-solaire et les centrales solaires hybrides géothermiques. Les auteurs ont affirmé que les combustibles fossiles et les effets des changements climatiques, des avantages techniques et économiques

49

des cycles précédents de puissance sont les principaux moteurs des centrales hybrides solaires thermiques. En raison de sa maturité et de la plus grande capacité mise en œuvre dans le monde entier, il a été souligné que ISCCS avec la technologie cylindro-parabolique est plus préféré par rapport à celui de la technologie de récepteur central (à tour).

Peterseim et al. [73] ont étudié 17 configurations différentes de centrales biomasse-CSP pour trouver la meilleure configuration en tenant compte de la performance technique, économique et environnementale. Sept configurations proposées utilisent la technologie cylindro-parabolique. Le site choisi pour cette analyse est proche Mildura, Australie. Le logiciel bien connu THERMOFLEX a été utilisé pour évaluer des concepts hybrides biomasse-CSP qui ont plus de 5MWe d’installations de référence. Il a été montré qu'une centrale hybride cylindro-parabolique avec du sel-HTF et de la technologie de gazéification de la biomasse pourrait atteindre un rendement thermique jusqu'à 33%, assure la réduction spécifique de coût de 5% et a taux interne de retour sur investissement autour de 9,1%, tandis que le récepteur à tour reste le meilleur choix. Cette étude a indiqué que la technologie sel-HTF offre de meilleures performances que le DSG. Par exemple, le rendement thermique pour l'utilisation de l'ancien pourrait être d'environ 2,4% de plus que l'utilisation de celui-ci.

50 I.8. Conclusion :

Dans ce chapitre, nous avons donné un aperçu sur la thermodynamique à concentration, en nous focalisant davantage sur le Système solaire intégré à cycle combiné (ISCCS) et les technologies associées. Nous avons ainsi présenté les différents principes de concentration. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la technologie d’ISCCS utilisant la concentration linéaire cylindro-paraboliques. Nous avons enfin présenté un aperçu des études récentes sur la technologie de la thermodynamique solaire.

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58 II.1. Introduction :

Le concept de centrale solaire hybride est une extension de celui de centrale solaire à appoint où l'on pourrait à la limite dire que c'est le solaire qui constitue l'appoint d'une centrale thermique classique. Cette inversion des rôles, qui peut paraître surprenante a priori, présente un certain nombre d'avantages, à la fois sur le plan technique et au niveau économique et environnemental. Les capteurs solaires à concentration présentent l'intérêt de fournir de la chaleur à une température sensiblement constante [1].

Les centrales thermiques les plus performantes sont aujourd'hui les cycles combinés, qui associent une turbine à gaz avec une centrale à vapeur. L'optimisation de l'échangeur de chaleur qui assure le couplage entre ces deux machines est précisément rendue difficile du fait de l'existence du palier de vaporisation de l'eau sous pression. En assurant cette vaporisation par un champ de capteurs solaires, on peut réduire significativement les irréversibilités du système, et donc obtenir d'excellents rendements [2-3].

Dans les centrales électro-solaires hybrides de type Integrated Solar Combined Cycle System (ISCCS), les cycles à vapeur reçoivent une partie de la chaleur d'une huile thermique chauffée par un champ de capteurs solaires cylindro-paraboliques du type Luz, et l'autre de l'échappement d'une turbine à gaz. Un autre intérêt des systèmes hybrides est de permettre aux turbines de fonctionner même s'il n'y a pas de soleil. Le taux de disponibilité de la centrale est alors beaucoup plus élevé qu'en mode solaire seul. Les pertes de remise en température le matin sont fortement réduites, et l'efficacité solaire augmentée. Une des principales contraintes est que le fait de fonctionner en mode hybride ne doit pas réduire les performances en mode classique [4].

Plusieurs options sont possibles en termes de configuration de l'installation. Les deux principales solutions pour utiliser la chaleur solaire : produire de la vapeur à pression soit haute, soit basse. Chacune présente des avantages et des inconvénients, mais la première est la plus performante [5].

Sur le plan de la conception technique, les centrales ISCCS posent de multiples problèmes très intéressants à étudier : comment insérer au mieux l'apport solaire thermiques, comment dimensionner les échangeurs de chaleur pour qu'ils puissent s'adapter au fonctionnement diurne en ISCCS et nocturne en Cycle Combinée (CC) seul [6].

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