Comparaison du CSP à tour et à auge
Jusqu'à présent, plus de 500MW de CSP sont opérationnels à travers le monde, dont un peu plus de 100MW en Europe (uniquement en Espagne). Aujourd'hui, la plus longue expérience d'exploitation CSP est celle des 354MW de centrales à auges paraboliques construites par Luz International dans le désert du Mojave aux Etats-Unis dans les années 1980 et 1990. Les membres clés des équipes commerciales et technologiques actuelles de BrightSource Energy faisaient tous partie de l'équipe d'origine de Luz, développant, finançant, construisant et exploitant ces centrales. Cette expérience inégalée a aujourd'hui donné à Brightsource un avantage certain dans la conception de leur technologie à tour et leur a permis de gagner plusieurs contrats aux Etats-Unis.
L'équipe de BrightSource avait déjà identifié dans les premières phases qu'il y avait des difficultés inhérentes à la technologie à auge parabolique tels que la température de fonctionnement, l'usage d'eau et le coût élevé des composants sur mesure. Ceci explique que la technologie à auge ne se développa pas avec une courbe de progression aussi raide que celle du photovoltaïque ces dernières années.
Se servant de leurs connaissances en conception et exploitation de centrales CSP, l'équipe de BrightSource a conçu une nouvelle technologie à tour capable de réduire les coûts et concurrencer les méthodes traditionnelles de production d'énergie. La technologie à tour permet un fonctionnement à de plus hautes températures et pressions, ce qui améliore le rendement. Les besoins en eau sont réduits de 90% et les composants sont standardisés, ce qui apporte d'importantes économies de production à grande échelle.
Le concept du système à tour emploie des milliers d'héliostats individuels (des miroirs sur pylônes suivant le soleil) qui focalisent les rayons du soleil directement sur une chaudière située sur le haut d'une tour, produisant de la vapeur sous pression. Le système à auge consiste en une série de longs miroirs paraboliques, ressemblant à des auges, qui focalisent les rayons solaires sur un tube aligné sur le foyer optique de l'auge parabolique. Ce tuyau contient en général un liquide de transfert servant à générer de la vapeur par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur. Dans les deux cas, la vapeur génère de l'électricité par le moyen d'une turbine à vapeur.
Le système à auge a une bonne réputation de performance alors que les projets de systèmes à tour regroupent principalement des installations pilote ou de test. Cependant, l'amélioration des logiciels des suiveurs solaires et du contrôle de la chaudière ont rendu les systèmes à tour commercialisables à un moindre coût que les systèmes à auge. Les avantages du système à tour par rapport au système à auges paraboliques sont décrits ci-dessous :
- Peut être construit sur un terrain plus accidenté puisque la position de chaque héliostat est indépendante de la position de l'héliostat avoisinant.
- Moins de pertes parasitiques que le système à auge qui utilise plusieurs kilomètres de tuyau pour transférer le fluide caloporteur, impliquant des pertes de chaleur.
- Peut atteindre des pressions et températures beaucoup plus hautes (plus de 150 bars de pression et plus de 500 degrés Celsius) menant a une performance supérieure.
- Une étape de transfert d'énergie en moins puisqu'il produit directement de la vapeur et non par le biais d'un échangeur de chaleur, minimisant les pertes.
- Les miroirs plats utilisés dans le système à tour sont moins chers que les miroirs des systèmes à auges paraboliques.
Le seul désavantage du système à tour est l'expérience commerciale pour l'instant limitée, 97% des centrales solaires thermiques existantes étant à auges. Malgré cela, la plupart des nouveaux contrats annoncés pour la construction de centrales solaires thermiques - aux Etats-Unis en particulier - sont établis pour des systèmes à tour, en raison du coût inférieur. Donc, d'ici quelques années, le système à tour aura accumulé une expérience en faisant une valeur aussi sûre que le système à auge.
De tous les fournisseurs de systèmes à tour, seul BrightSource a obtenu des contrats de rachat à grande échelle pour ses projets (2.6 GW à ce jour). Ceci reflète la confiance qu'accordent les grands fournisseurs d'énergie américains à l'équipe de Brightsource.
