Notre planète reçoit une énorme quantité d'énergie du Soleil. En moins d'une heure, l'énergie que reçoit la Terre du Soleil suffirait à satisfaire la demande mondiale d'énergie pendant un an. Cela étant, les combustibles fossiles sont principalement utilisés pour répondre aux besoins énergétiques et les systèmes d'exploitation de l'énergie solaire sont peu répandus.

Il existe plusieurs façons de convertir l'énergie solaire en électricité. Les installations photovoltaïques convertissent l'énergie des rayons du soleil en électricité. Les installations utilisant l'énergie solaire thermique, en revanche, prennent l'énergie du soleil sous forme de chaleur, c'est-à-dire la température.

Des travaux sont en cours au centre de recherche CIC energiZONA pour améliorer l'exploitation de l'énergie thermique.

Javier Rodriguez / CIC Energigune:« Ce que l’on fait dans les centrales thermiques, dans ces thermosolaires, c’est prendre le rayonnement du Soleil sous forme de chaleur et avec cela, après quelques processus, on obtient de la vapeur d’eau, et avec cette vapeur d’eau, à travers une turbine, on obtient de l’électricité. »

Dans les installations de concentration solaire, des miroirs ou des héliostats sont utilisés pour recueillir les rayons du soleil en un point ou une ligne. Le fluide passant par un circuit est chauffé par les rayons du soleil, qui sont ensuite utilisés pour produire de la vapeur d'eau, déplacer une turbine et produire de l'électricité.

Mais dans ces installations, non seulement l'électricité peut être produite, mais la chaleur peut également être stockée. Cela permet aux installations équipées d'un système de collecte de produire de l'électricité lorsque le rayonnement solaire est faible et même la nuit.

Javier Rodriguez / CIC Energigune: « Le principal avantage serait que les centrales thermosolaires ont aujourd’hui la possibilité de stocker la chaleur. »

Cependant, toutes les centrales qui exploitent l'énergie solaire thermique n'ont pas de système de stockage de la chaleur. Certains d'entre eux n'ont qu'une production directe. Les centrales de stockage de chaleur utilisent des sels de stockage de chaleur, des sels fondus. En utilisant l'énergie du soleil, ils chauffent les sels fondus, et en cas de besoin, la chaleur est demandée aux sels.

javier Rodríguez / CIC Energigune:Pourquoi les sels sont-ils bons ? Parce qu'ils ont une chaleur spécifique très élevée. Qu'est-ce que ça veut dire ? Ils ont besoin de beaucoup d’énergie pour se réchauffer, mais ensuite, quand nous voulons récupérer cette énergie, ils nous donnent beaucoup d’énergie, et même s’il n’y a pas de soleil alors, nous avons assez d’énergie pour obtenir le courant. »

Le fonctionnement des installations à énergie solaire thermique devient de plus en plus efficace. Cependant, les installations utilisées pour stocker la chaleur doivent nécessairement être très grandes, car les sels sont de très mauvais conducteurs de chaleur.

javier Rodríguez / CIC Energigune:--« Les sels ont une conductivité thermique très faible, ce qui affecte considérablement le fonctionnement des centrales thermiques. Cela signifie que les structures utilisées pour changer la chaleur doivent être très grandes, ce qui coûte beaucoup d’argent et ont un design très difficile. »

Le CIC EnergiSITErecherche des alternatives au système de sels fondus pour la collecte de chaleur et, à cette fin, les alliages métalliques sont étudiés. En fait, les tests réalisés jusqu'à présent ont montré que les alliages métalliques ont une plus grande capacité de stockage de la chaleur que les sels fondus.

Javier Rodriguez / CIC Energigune: "Ce que nous proposons, c'est d'améliorer considérablement cette conductivité thermique à travers ces alliages métalliques, et donc de faciliter considérablement le fonctionnement de la centrale. Qu'est-ce que ça veut dire ? Car il peut être beaucoup plus facile d’entrer et d’obtenir de la chaleur. »

Les installations utilisant des sels fondus bénéficient de la chaleur sensible, c'est-à-dire de la chaleur absorbée et stockée par les sels. La température des sels augmente, mais ils ne subissent pas d'autres changements physiques.

Les alliages métalliques étudiés dans EnergiSITE offrent la possibilité de stocker de grandes quantités d'énergie, mais sous forme de chaleur produite. C'est-à-dire que lorsque ces matériaux sont chauffés, ils subissent un changement de phase et passent de l'état solide à l'état liquide ou vice versa, selon qu'ils fournissent ou reçoivent de la chaleur. L'eau, comme ces alliages, subit également un changement de phase lorsqu'elle est chauffée, et selon la température, il y a de la glace, de l'eau ou de la vapeur. C'est-à-dire qu'au fur et à mesure qu'il chauffe, il devient solide, liquide et gazeux. La quantité de chaleur que les alliages métalliques peuvent stocker pendant le changement de phase est très élevée, ce qui offre plusieurs avantages par rapport aux sels fondus.

Javier Rodriguez / CIC Energigune: “Ce sont des matériaux avec un changement d’état. Pour faire fondre ou solidifier tout cela, nous pouvons fournir ou obtenir une énergie. Cette énergie est beaucoup plus grande que celle qui peut être stockée dans les sels fondus, ce qui signifie que la masse totale de matière dont nous avons besoin est beaucoup moins importante dans le cas des alliages métalliques."

L'objectif est d'obtenir des alliages avec la capacité de stocker une grande quantité de chaleur, mais pas n'importe quel alliage, les chercheurs d'energiPEI sont à la recherche d'un alliage eutetique.

Javier Rodriguez / CIC Energigune: "Lorsque deux éléments sont mélangés, ils sont mélangés dans des proportions différentes et il y a une proportion qui a sa température de fusion ou de solidification la plus basse. C'est ce qu'on appelle l'eutectique."

Cette équipe de recherche estime que l'alliage eutectique leur permettrait de travailler à la température constante requise par les centrales thermiques solaires.

Javier Rodriguez / CIC Energigune:« Dans les centrales thermiques, nous avons besoin d’une température constante pour évaporer l’eau, puis la faire passer dans la turbine, dont la vapeur d’eau produit de l’électricité. Ce que cela implique, c'est de toujours travailler à une température fixe, parce que la turbine l'exige. Il fonctionne sous une pression qui nécessite cette température. C'est pourquoi nous voulons que cette température de fusion ou de fusion soit la même."

En plus de la recherche sur les alliages métalliques, ce groupe a également lancé une étude sur l'amélioration des sels fondus et étudie également les réactions thermochimiques, c'est-à-dire les réactions chimiques qui fournissent ou absorbent de la chaleur.