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Les Centrales SolaireThermodynamiques:
Etat de l’Art et Perspectives
Alain FERRIERE
JNES, Perpignan
14 juin 2017
A. Ferriere, CNRS/PROMES 2
La ressource exploitée
“Ceinture Solaire”: DNI>2000 kWh/m2/an
70 villes >1.000.000 hab.
Solaire
thermique
Photovoltaïque
Solaire
thermodynamique
(CSP)
A. Ferriere, CNRS/PROMES 3
Centrales cylindro-paraboliques
Source: Abengoa Solar
Centrale Solana (Arizona, USA, 2013) 280 MWeTechnologie : PT caloporteur huile (390°C), cycle Rankine
Champ solaire : 2.200.000 m2 Stockage sels fondus 6h
Production 940.000 MWh/an (3300 h/an) Investissement: 2.000 M$
A. Ferriere, CNRS/PROMES 4
Source: Novatec Solar
Puerto Errado 2 (Espagne, 2012) 30 MWeTechnologie : Fresnel linéaire, cycle Rankine
Champ solaire: 302.000 m2
Production: 50 GWh (1700 h)
Source: Solar Heat & Power Pty
Centrales Fresnel linéaire
A. Ferriere, CNRS/PROMES 5
Source: Torresol Energy
Centrales à tour
Centrale Gemasolar (Espagne, 2011) 19,9 MWeTechnologie : tour à sel fondu (550°C) cycle Rankine
Champ solaire : 304.750 m2 (2650 héliostats de 115 m²)
Stockage 15h
Production: 110 GWh/an (5500 h) Investissement: 230 M€
A. Ferriere, CNRS/PROMES 6
Centrale Crescent Dunes (Nevada, USA, 2015) 110 MWeTechnologie : tour à sel fondu (550°C) cycle Rankine
Champ solaire : 1.200.000 m2 (10.340 héliostats de 116 m²) Stockage 10h
Production: 500.000 MWh/an (4500 h) PPA: 135 $/MWh
Source: Solar Reserve
Centrales à tour
A. Ferriere, CNRS/PROMES 7
En exploitation (2017): 4815 MW
En construction: 1260 MW
Déploiement mondial :présent et futur
A. Ferriere, CNRS/PROMES 8
Déploiement mondial :présent et futur
A. Ferriere, CNRS/PROMES 9
Déploiement mondial :présent et futur
[Source: SolarPACES 2016]
A. Ferriere, CNRS/PROMES 10
CSP au Maroc2000 MW solaire en 2020 (14% de la puissance totale), EnR = 42% du mix
A. Ferriere, CNRS/PROMES 11
CSP en Chine
5 GW total CSP en 2020
2016-2019: 1,35 GW 20 projets
tous avec stockage thermique (4 à10h)
• 7 tours sel fondu (50 to 100 MW)
• 2 tours DSG (50 MW, 135 MW)
• 5 PT+huile (50 to 100 MW)
• 2 PT+sel fondu (50 MW, 64 MW)
• 4 linéaires Fresnel (50 MW)
A. Ferriere, CNRS/PROMES 12
CSP au Chili ATACAMA I: 110 MW tour à sel fondu, TES 17,5 h
en construction
COPIAPO: 260 MW tour à sel fondu, TES 14 h
en développement
PEDRO DE VALDIVIA: 360 MW PT+huile, TES 10,5 h
en développement.
Fort potentiel de marché pour la chaleur industrielle
(mines)
A. Ferriere, CNRS/PROMES 13
CSP en France ?
Puissance totale CSP: 100 MW
Soutien aux projets CSP• Démonstration de centrales hybrides (CSP + biomasse)
• Chaleur industrielle (100-300°C)
• Centrales CSP à haut rendement avec TES >6h
• Production de froid solaire (absorption chiller)
• Valorisation des rejets thermiques des centrales CSP pour besoins en agriculture,
dessalement…
Soutien aux projets commerciaux de chaleur industrielle pour agro-
alimentaire, industrie pétrochimique, industrie papetière
Création d’un Département CSP dans un futur Institut pour la Transition
Energétique
Promotion du CSP français pour le marché à l’export
Livre Blanc EnR (SER, 2017)Part des EnR dans le mix énergétique:
15% en 2015 23% en 2020
32% en 2030
Centrale CSP 9 MW
en construction
A. Ferriere, CNRS/PROMES 14
Parabolic trough
Thermal oil
I = 3,5 - 7 €/We
Solar tower
Molten salt
I ≈ 7 - 11 €/We
Structure de coût:coût d’investissement
A. Ferriere, CNRS/PROMES 15
Est-ce que le LCOE minimum est l’optimum recherché pour le réseau?
LCOE du CSP comparable à celui d’un cycle combiné
Principaux éléments de coût: champ solaire, groupe de puissance, stockage
Prééminence du poids du stockage dans le cas d’un stockage de 13h
Structure de coût:coût de l’électricité (LCOE)
Gaz Naturel
Expl. & Maint.
Récepteurs
Stockage thermique
Champ solaire
Groupe
A. Ferriere, CNRS/PROMES 16
Prix de l’électricité fixé sur une période de 25 ans sans aide publique
(pour une unité de 150 MW avec 5h de stockage)
[Source: ESTELA, 2015]
Objectif: Réduction des coûts
A. Ferriere, CNRS/PROMES 17
PV/CSP
A. Ferriere, CNRS/PROMES 18
PV/CSP ou PV+CSP ?20% PV
15% PV + 10% CSP flexible
▲Contribution solaire
▼Ecrétage PV7-10 avril
7-10 avril
Approche « Coût »
Approche « Valeur »
A. Ferriere, CNRS/PROMES 19
Quel avenir pour le CSP?
A. Ferriere, CNRS/PROMES 20
D’autres applications…
Electricité solaire (CSP, CSP+CPV)
Combustibles solaires (H2, CO)
Chaleur industrielle (200°C – 400°C)
Poly-génération (Electricité/Eau/Chaleur/Froid)
Quel avenir pour le CSP?
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Chaleur industrielle
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Programme SolarPACES de l’AIE
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Programme SolarPACES de l’AIE
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Programme SolarPACES de l’AIE
Membres: Autriche, Australie, Algérie, Brésil, Chine, Egypte, Union Européenne, France, Allemagne, Grèce, Israël,Italie, Mexique, Maroc, Corée, Afrique du Sud, Espagne, Suisse, Emirats Arabes Unis, Etats-Unis.
Adhésions en cours: Chili , Namibie, Portugal, Japon.
A. Ferriere, CNRS/PROMES [email protected]