Système Parabole-Stirling d'Odeillo

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Système Parabole-Stirling EuroDish
Le système Parabole-Stirling EuroDish d'Odeillo
Localisation

Pays : France

Coordonnées : 42° 29′ 41″ N 2° 01′ 49″ E

Caractéristiques

Technologie : Système Parabole-Stirling

Puissance : 10 kWél

Date de mise en service : juin 2004

Le Système Parabole-Stirling EuroDish d'Odeillo est une centrale solaire à réflecteur parabolique. Son miroir parabolique de 8,5 m de diamètre et son moteur Stirling lui permet d'obtenir une puissance électrique de 10 kW. Son implantation en 2004 à sur le site du Four solaire d'Odeillo s'inscrit dans le programme international EnviroDish où le même système a été implanté sur plusieurs sites de pays différents.

Histoire

Assemblage du système parabole-stirling EuroDish

Tout commence au XIXème siècle avec la création du moteur à air chaud dit moteur Stirling par le pasteur Robert Stirling. Le système sera breveté le 20 janvier 1817. Il faut attendre 1843 pour que son frère James industrialise ce moteur pour une utilisation dans l'usine où il était ingénieur.[1]

Il faudra attendre les années 1980 pour que le moteur Stirling soit appliqué à l'énergie solaire concentrée par parabole.[2]

Le système parabole-stirling EuroDish a été initialement développé de 1998 à 2001 par un consortium germano-espagnol. Ce modèle a été choisi pour le programme international EnviroDish qui s'est concrétisé par le consortium d’industriels allemands (Schlaich Bergermann und Partner, MERO GmbH & Co. KG, SOLO Kleinmotoren GmbH, Klein & Stekl GmbH) avec l’appui scientifique et technique de la DLR, l’agence aérospatiale allemande (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) à Stuttgart. [3]

Le système d'Odeillo a été érigé et mis en service en 2004, et ce grâce au financement de l'ADEME et du Ministère de l'Environnement Allemand.

Le site d’Odeillo est un des 7 sites de référence du projet EnviroDish auquel participent le consortium des constructeurs et les exploitants. Les autres sites étant la Plateforme Solaire d'Almeria (Espagne), à Vellore (Inde), à Milan (Italie), à Séville (Espagne) et à Würzburg (Allemagne).[4]

Géographie et ensoleillement

Irradiation journalière horizontale à d'Odeillo

Le système Parabole-Stirling EuroDish d'Odeillo est situé en Cerdagne, dans le Parc Naturel Régional des Pyrénées Catalanes, l'une des régions les plus ensoleillées de France. Il est éloigné des villes et est à une altitude élevée (près de 1600 mètres), ce qui lui permet de recevoir un ensoleillement en lumière directe de très bonne qualité.

A Odeillo, l'ensoleillement moyen journalier sur une surface horizontale est de 4240 Wh/m²/jour[5]

 


Principe de fonctionnement

Le système Parabole-Stirling d'Odeillo est constitué de 3 ensembles principaux: un système de suivi du soleil, un miroir de forme parabolique et un moteur Stirling de type alpha[6].

Caractéristiques du système de suivi du soleil:

  • 2 moteurs brushless réductés de 100W
  • Entraînement par chaîne
  • 1 moteur DC de secours


Caractéristiques du miroir parabolique:

  • Diamètre : 8,5 m
  • Surface nette totale : 56,75 m²
  • Surface limitée avec des bandes à "Odeillo" : 42,74 m²


Caractéristiques du moteur Stirling:

  • Modèle original : Moteur Stirling SOLO 161
  • Type : alpha, V2 à 90°, 160 cm3
  • Gaz de travail : hydrogène à 180 bars max
  • Récepteur solaire de 50 kWth environ
  • Puissance électrique jusqu’à 11 kWe
  • Rendement net moteur vers électricité 32 %


Le système parabole-stirling EuroDish d'Odeillo utilise le principe de la concentration des rayons solaires par miroir réfléchissant. Le miroir parabolique concentre les rayons solaires sur le récepteur solaire du moteur Stirling placé sur le point focal. Le gaz du moteur est ainsi chauffé et entraîne le fonctionnement du moteur selon le cycle de Carnot. L'énergie mécanique est alors transformée en énergie électrique par le biais du générateur électrique.

Fonctionnement du moteur Stirling de type alpha :

1. La majorité du gaz est dans le cylindre chaud, se détend et commence à pousser le cylindre froid
2. Le gaz occupe son volume maximal, le piston chaud repousse le gaz vers le cylindre froid. Le gaz se refroidi et se compresse.
3. La majorité du gaz est dans le cylindre froid et se compresse.
4. Le gaz occupe son volume minimal, mais commence à se réchauffer dans le cylindre chaud et donc à se détendre.

Utilisation

L'implantation du système parabole-stirling EuroDish à Odeillo s'inscrit dans le programme international EnviroDish. Ce programme vise l'implantation du même système sur plusieurs sites de pays différents : Espagne, Italie, Allemagne, France, Inde. Cela permet d'effectuer une campagne d'inter comparaison des performances. Les objectifs sont : la mesure de l'efficacité du système dans différentes conditions d'ensoleillement, l'amélioration des performances, la fiabilisation des composants, la préparation de la production à l'échelle industrielle de ces systèmes, et la démonstration grand public.[7]

Le système parabole-stirling EuroDish d'Odeillo est piloté par les équipes de recherche du laboratoire PROMES du CNRS dans le cadre de l'axe de recherche : La conversion, le stockage, le transport de l'énergie.

Notes et références

  1. ↑ Moteurstirling.com - Biographie de Robert STIRLING: [1]
  2. ↑ Thomas R. Mancini, Ph. D. - Solar-Electric Dish Stirling System Development: [2]
  3. ↑ PROMES - EnviroDish : [3]
  4. ↑ Thomas Keck and Wolfgang Schiel - EnvirDish and EuroDish - System and status: [4]
  5. ↑ Photovoltaic Geographical Information System - Monthly global irradiation data:[5]
  6. ↑ Emmanuel Guillot, PROMES-CNRS - DishStirling à Odeillo : EuroDish - 8ème rencontre du réseau des mécaniciens du CNRS: [6]
  7. ↑ PROMES - EnviroDish : [7]
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