Bassin solaire - Solar pond

Pour le personnage fictif d'August Derleth, voir Solar Pons .
Étangs d'évaporation solaire dans le désert d'Atacama

Un étang solaire est une piscine d' eau salée qui recueille et stocke l'énergie solaire thermique. L'eau salée forme naturellement un gradient vertical de salinité également connu sous le nom de « halocline », dans lequel l'eau à faible salinité flotte au-dessus de l'eau à haute salinité. Les couches de solutions salines augmentent en concentration (et donc en densité) avec la profondeur. En dessous d'une certaine profondeur, la solution a une concentration en sel uniformément élevée.

La description

Lorsque les rayons du soleil entrent en contact avec le fond d'une piscine peu profonde, ils chauffent l'eau adjacente au fond. Lorsque l'eau au fond de la piscine est chauffée, elle devient moins dense que l'eau plus froide au-dessus et la convection commence. Les bassins solaires chauffent l'eau en empêchant cette convection. Du sel est ajouté à l'eau jusqu'à ce que les couches inférieures d'eau soient complètement saturées . L'eau à haute salinité au fond de l'étang ne se mélange pas facilement avec l'eau à faible salinité au-dessus, donc lorsque la couche inférieure de l'eau est chauffée, la convection se produit séparément dans les couches inférieure et supérieure, avec seulement un léger mélange entre les deux . Cela réduit considérablement la perte de chaleur et permet à l'eau à haute salinité d'atteindre 90 ° C tout en maintenant une eau à faible salinité à 30 ° C. Cette eau chaude et salée peut ensuite être pompée pour être utilisée dans la production d'électricité, à travers une turbine ou comme source d'énergie thermique.

Avantages et inconvénients

  • Cette approche est particulièrement intéressante pour les zones rurales des pays en développement . Des collecteurs de très grande surface peuvent être installés pour le seul coût du revêtement en argile ou en plastique.
  • Les cristaux de sel accumulés doivent être éliminés et peuvent être un sous-produit précieux et une dépense d'entretien.
  • Pas besoin d'un collecteur séparé.
  • La masse thermique extrêmement importante signifie que la puissance est générée nuit et jour.
  • Un fonctionnement à température relativement basse signifie que la conversion de l'énergie solaire est généralement inférieure à 2%.
  • En raison de l'évaporation, de l'eau non saline est constamment nécessaire pour maintenir les gradients de salinité.

Efficacité

L'énergie obtenue se présente sous forme de chaleur à basse température de 70 à 80 ° C par rapport à une température ambiante supposée de 20 ° C. Selon la deuxième loi de la thermodynamique (voir cycle de Carnot ), l'efficacité théorique maximale d'un cycle qui utilise la chaleur d'un réservoir à haute température à 80 ° C et a une température inférieure de 20 ° C est de 1− (273 + 20) / (273 + 80) = 17%. Par comparaison, le moteur thermique d'une centrale électrique fournissant une chaleur de haute qualité à 800 ° C aurait une limite théorique maximale de 73% pour convertir la chaleur en travail utile (et serait donc contraint de céder aussi peu que 27% de la chaleur résiduelle au réservoir à froid à 20 ° C). La faible efficacité des étangs solaires est généralement justifiée par l'argument selon lequel le `` collecteur '', n'étant qu'un bassin recouvert de plastique, pourrait potentiellement aboutir à un système à grande échelle dont le coût énergétique global nivelé est inférieur à celui d'un système de concentration solaire .

Développement

Des recherches supplémentaires visent à résoudre les problèmes, tels que le développement de bassins à membrane. Ceux-ci utilisent une fine membrane perméable pour séparer les couches sans laisser passer le sel.

Exemples

Le plus grand bassin solaire opérationnel pour la production d'électricité était le bassin de Beit HaArava construit en Israël et exploité jusqu'en 1988. Il avait une superficie de 210 000 m² et une puissance électrique de 5 MW.

L'Inde a été le premier pays asiatique à avoir établi un étang solaire à Bhuj , dans le Gujarat. Le projet a été sanctionné dans le cadre du programme national des étangs solaires par le ministère des Sources d'énergie non conventionnelles en 1987 et achevé en 1993 après un effort de collaboration soutenu de TERI, de la Gujarat Energy Development Agency et du GDDC (Gujarat Dairy Development Corporation Ltd). Le bassin solaire a démontré avec succès l'opportunité de la technologie en fournissant 80 000 litres d'eau chaude par jour à l'usine. Il est conçu pour fournir environ 22 000 000 kWh d' énergie thermique par an. L’Institut de l’énergie et des ressources a fourni toutes les contributions techniques et a entrepris l’exécution complète de la recherche, du développement et de la démonstration. TERI a exploité et entretenu cette installation jusqu'en 1996 avant de la céder au GDDC. Le bassin solaire a fonctionné sans effort jusqu'en 2000, lorsque de graves pertes financières ont paralysé le GDDC. Par la suite, le tremblement de terre de Bhuj a laissé la laiterie Kutch non fonctionnelle.

L' étang solaire de 0,8 acre (3200 m 2 ) alimentant 20% des opérations de Bruce Foods Corporation à El Paso, au Texas, est le deuxième plus grand des États-Unis.Il s'agit également du tout premier bassin solaire à gradient de sel aux États-Unis.

Voir également

Les références

Liens externes