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Cette centrale solaire permet la production d'électricité à l'aide d'énergie solaire basse énergie, de façon très simple, écologique, et bon marché. L'électricité produite peut servir à la fabrication d'hydrogène. Cet hydrogène est utilisé comme combustible non polluant soit pour la propulsion automobile (avec des piles à combustible) ou pour la production d'électricité de manière non polluante dans des centrales. Habituellement la production d'électricité à l'aide d'énergie solaire se fait suivant deux voies : - avec des cellules photovoltaïques c'est simple mais cher, - ou avec des hautes énergies, par exemple de l'eau est transformée en vapeur avec des concentrateurs solaires (c'est la source chaude), cette vapeur actionne une turbine, l'air ambiant étant la source plus froide. C'est très complexe et très cher. Si l'on veut pouvoir utiliser comme source chaude basse énergie de l'eau chaude qui n'est pas sous forme de vapeur, l'air ambiant n'est pas une bonne source froide. La centrale solaire à cycle jour/nuit permet de remédier à ces inconvénients. On utilise une première solution qui est d'obtenir de l'eau froide la nuit grâce à des dissipateurs d'énergie thermique. On utilise une deuxième solution qui est de stocker l'eau chaude obtenue le jour et l'eau froide obtenue la nuit pour avoir les deux sources thermiques disponibles en permanence pour actionner une turbine. L'alternance jour/nuit est habituellement un handicap pour l'énergie solaire, nous en faisons un avantage majeur.
Production d'électricité solaire basse énergie. On utilise des capteurs solaires (1) pour obtenir de l'eau chaude (3) le jour, et des dissipateurs thermiques (2) pour obtenir de l'eau froide (4) la nuit. L'eau chaude (3) et l'eau froide (4) sont stockés pour avoir en permanence une source chaude (3) et une source froide (4) qui servent à la production d'électricité en utilisant une turbine (6) dans un cycle de Rankine, ou un moteur Stirling, ou par procédé thermoélectrique (20). Cette électricité sert à l'électrolyse (9) de l'eau (10) pour obtenir de l'hydrogène (11). LA JOURNÉE : La journée de l'eau circule à l'intérieur des capteurs solaires plans (1), la température de l'eau est élevée car la chaleur du soleil y est piégée par effet de serre. L'eau est pompée par une pompe (16) dans un circuit (12), elle est stockée dans un réservoir (3). Puis l'eau circule à nouveau dans les capteurs solaires (1), ce cycle dure toute la journée pour avoir une température de l'eau stockée (3) la plus élevée possible. La nuit ce dispositif est arrêté. LA NUIT : La nuit de l'eau circule à l'intérieur des dissipateurs thermiques (2), la température de l'eau est abaissée car la chaleur est dissipée par conduction, convection et rayonnement. L'eau est pompée par une pompe (17) dans un circuit (13), elle est stockée dans un réservoir (4). Puis l'eau circule à nouveau dans les dissipateurs thermiques (2), ce cycle dure toute la nuit pour avoir une température de l'eau stockée (4) la plus basse possible. La journée ce dispositif est arrêté. Ayant une source thermique chaude (3) et une source thermique froide (4) en permanence il est possible de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique en utilisant les principes de Carnot. On utilise un cycle de Rankine. Pour cela on utilise un circuit secondaire (19) en boucle fermée dans lequel circule un fluide de travail frigorigéne par exemple de l'ammoniaque (ou alcane ou HCFC ou fréon ou propylène ou isobutane ou isopentane ou autre) qui subit des changements de phase (liquide/gaz) et de pression au cours du cycle. Le fluide frigorigéne s'évapore dans un serpentin (14) (évaporateur) plongé dans l'eau chaude stockée (3), il prélève de la chaleur à la source chaude, la vapeur produite actionne une turbine basse pression (6) en se détendant, la vapeur se condense dans un serpentin (15) (condenseur) plongé dans l'eau froide stockée (4), elle céde de la chaleur à la source froide, une pompe (5) fait circuler le fluide de la source froide (4) vers la source chaude (3), et remet sous pression le fluide. Un nouveau cycle reprend. La Turbine entraîne un alternateur (18). Cette électricité sert à l'électrolyse (9) de l'eau (10) pour obtenir de l'hydrogène (11). |
