Le soufre en passe de transformer l’avenir du stockage de l’énergie solaire
Le stockage thermique du surplus d’énergie solaire est une caractéristique inhérente aux centrales solaires à concentration. Il permet non seulement de produire une énergie de base fiable, mais aussi de relever le défi de l’électricité à la demande à partir de sources d’énergie renouvelables. La chaleur peut être stockée à des températures extrêmement élevées à l’aide d’un support de stockage liquide ou solide. Trouver des solutions moins coûteuses et plus efficaces qui permettent de récolter davantage de lumière solaire et de stocker l’énergie thermique pendant une longue période est au cœur même du projet PEGASUS, financé par l’UE. Pour atteindre leurs objectifs, les partenaires du projet ont exploité le potentiel du soufre pour le stockage thermochimique de l’énergie solaire et la production d’électricité sans émission de carbone, 24 heures sur 24. Ce concept a été associé à un récepteur centrifuge innovant capable de chauffer les particules de bauxite à 900 °C grâce à l’énergie solaire concentrée. La technologie a été testée à la tour solaire Jülich Solar du Centre aérospatial allemand.
Cycle de stockage du soufre: aucune énergie n’est perdue
Le concept clé du stockage de l’énergie solaire dans le soufre repose sur la combustion de celui-ci. Le procédé innovant mis au point par l’équipe du projet comporte plusieurs étapes. La lumière du soleil focalisée sur la tour solaire est collectée dans un récepteur de particules centrifuge qui fournit la chaleur à haute température nécessaire pour diviser l’acide sulfurique (H2SO4) en eau, en dioxyde de soufre (SO2) et en oxygène. Dans une deuxième étape, le SO2 est transformé en soufre élémentaire et en H2SO4 dans un réacteur de dismutation innovant. Par la suite, en cas de besoin en énergie, le soufre est brûlé pour produire de la chaleur à haute température et du SO2. «La combustion du soufre peut produire de la chaleur de haute qualité à des températures supérieures à 1 200 °C, ce qui convient à la production d’électricité par turbine à gaz. En comparaison avec d’autres mécanismes de stockage de la chaleur, l’énergie stockée (chaleur) peut être récupérée à une température supérieure à celle de l’apport thermique initial (900 °C), ce qui permet d’utiliser des systèmes de production d’électricité plus efficaces», explique Dennis Thomey, coordinateur du projet. Au cours de ce cycle, le soufre est collecté pour constituer une pile et le H2SO4 est stocké dans des réservoirs appropriés. Lorsque le soleil brille, la pile de soufre grandit tandis que le réservoir de H2SO4 est vidé. Pendant la nuit ou par temps nuageux, la pile de soufre se réduit tandis que le réservoir de H2SO4 se remplit. L’énergie renouvelable est produite à un rythme constant, tandis que le H2SO4 et le soufre sont utilisés comme vecteurs d’énergie et recyclés sans pratiquement aucune perte d’énergie.
Le potentiel prometteur du soufre
Le cycle du soufre élémentaire peut stocker et restituer de la chaleur à une température plus élevée que celle des sels fondus, le moyen de stockage thermique classique utilisé dans les tours solaires. En outre, par rapport aux systèmes de stockage thermique classiques qui perdent inévitablement de la chaleur dans l’environnement au fil du temps, l’énergie solaire peut être stockée à long terme dans du soufre solide et libérée à volonté. «Le cycle du soufre permet non seulement de stocker en permanence l’énergie solaire sans pratiquement aucune perte d’énergie, mais, étant l’un des éléments solides les plus légers et extrêmement riches en énergie, il présente une densité énergétique 30 fois supérieure à celle des sels fondus. Le stockage à long terme de l’énergie solaire est une condition préalable importante pour remplacer complètement les centrales électriques fossiles par des sources d’énergie renouvelables», conclut Dennis Thomey.
Mots‑clés
PEGASUS, soufre, énergie solaire, H2SO4, sel fondu, stockage thermique, acide sulfurique, dioxyde de soufre