Un concept innovant d'applications thermochimiques pour stocker la chaleur à haute température pour utilisation ultérieure
La technologie d'énergie solaire à concentration (CSP) est en principe compatible avec le stockage d'énergie thermique/thermochimique. L'excès de chaleur du Soleil est stocké pendant la journée pour alimenter un cycle d'énergie le soir et pendant la nuit pour une production d'électricité prolongée. Dans cet esprit, le projet RESTRUCTURE (Redox materials-based structured reactors/heat exchangers for thermo-chemical heat storage systems in concentrated solar power plants), financé par l'UE, a travaillé sur le développement de matériaux et de nouveaux concepts de réacteur pour la prochaine génération de stockage de chaleur pour les centrales d'énergie solaire à concentration, basés sur des cycles d'oxydoréduction (redox) thermochimiques. Pour atteindre ses objectifs, le projet a exploité des structures monolithiques poreuses entièrement ou partiellement constituées des matériaux d'oxydoréduction au lieu d'utiliser des lits garnis ou fluidisés. Cela a abouti à une production à grande échelle de structures en nid d'abeille à base d'oxyde de cobalt. Ces structures ont été utilisées pour créer un réacteur/échangeur de chaleur pilote qui permet un stockage thermochimique (TCS) de la chaleur solaire basé sur un cycle d'oxydoréduction réversible en deux étapes cobalt/oxyde de cobalt. Les partenaires du projet ont installé le système pilote sur une installation de tour solaire existante en Allemagne (tour solaire de Juelich). Ils ont effectué une démonstration réussie de la technologie en déterminant la capacité reproductible et quantifiable de stockage/libération de chaleur pour une large gamme de modes de fonctionnement de décharge d'énergie. Cela a permis d'obtenir des niveaux de densité de stockage d'énergie et une capacité de stockage satisfaisants et des améliorations futures supplémentaires ont été proposées. Le système a montré une robustesse et une souplesse opérationnelle satisfaisantes au cours d'un total de 28 cycles d'oxydoréduction. L'équipe RESTRUCTURE a utilisé les résultats du système pilote pour valider un modèle de réacteur numérique détaillé pour concevoir un système de TCS à oxydoréduction à l'échelle, intégré dans une centrale CSP haute température commerciale future. Le concept d'oxydoréduction, avec des réacteurs/échangeurs de chaleur en nid d'abeille monolithiques, permettra un développement de modules de stockage compacts et flexibles pour permettre un fonctionnement plus efficace à coût réduit. RESTRUCTURE a jeté les bases du développement et de la commercialisation d'une technologie innovante et 100 % renouvelable pour l'industrie CSP.
Mots‑clés
Concentration d'énergie solaire, RESTRUCTURE, réacteurs structurés, échangeurs de chaleur, stockage thermochimique, oxydoréduction
