Principe

Le projet PEGASE à THEMIS

Projet CNRS-PROMES (depuis 2006) en partenariat avec le Conseil Général des Pyrénées Orientales (CG 66)

Principe

Il s'agit de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire en utilisant de l'air comprimé (à une pression de l'ordre de 6-8 atmosphères) réchauffé dans un récepteur solaire et détendu ensuite dans une turbine (principe des turbines à gaz).

L'ensemble sera installé en haut de la tour de Thémis comme indiqué sur le schéma ci-dessous (Fig. 1.). La puissance de ce démonstrateur (centrale expérimentale) sera de 1,6 MWe environ.

schema Pegase

Fig. 1. Concept général de centrale solaire hybride à cycle combiné. Le projet PEGASE expérimentera seulement le cycle à gaz à haute température car c'est la partie qui comprend les défis scientifiques et techniques.

 

Enjeux scientifiques et techniques

Il s'agit de mettre au point les composants pour les centrales solaires de future génération sur le principe hybride à cycle à gaz (plus efficaces, plus économes en eau).

Les recherches sont nécessaires car la température d'entrée de l'air dans une turbine à gaz est d'environ 1000°C et on ne sait pas aujourd'hui chauffer un gaz à de telles températures de façon fiable avec l'énergie solaire concentrée (par contre on peut facilement chauffer des solides ou des liquides à plus hautes températures). Il faut développer des nouveaux échangeurs (récepteurs solaires) pour atteindre cet objectif.

Le principe du système permet de suivre les avancées scientifiques et technologiques réalisées sur les récepteurs solaires à haute température car il inclut une chambre de combustion qui assure la surchauffe de l'air après le récepteur solaire (il s'agit d'un système « hybride »). Ainsi avec une turbine simple, si l'air est réchauffé à 750°C par l'énergie solaire 60% de l'électricité fournit par la turbine vient du soleil. Pour de l'air à 850°C, cette fraction solaire est de 77% et elle atteint 93% pour de l'air réchauffé à 950°C.

Le développement de cette filière permettrait de faire un saut dans le domaine des rendements de conversion de l'énergie solaire en électricité pour atteindre 30% (rendement global de conversion). Quelques chiffres :

Type de cycle

Rendement de conversion soleil/électricité

Turbine à gaz simple

15%

Turbine à gaz avec récupération

22%

Cycle combiné (turbine à gaz + turbine à vapeur)

30%

Enfin, le principe de la turbine à gaz permet d'économiser l'eau (eau de refroidissement) par rapport à une turbine à vapeur produisant la même énergie. La consommation est réduite d'un facteur 3 pour un cycle combiné de 25 MWe.

Financement

Recherche amont : CNRS et ANR (Agence Nationale de la Recherche)

Développement technologique : CNRS, ADEME, EDF R&D, TOTAL, Région Languedoc Roussillon, Conseil Général des P.O., Union Européenne (Fonds FEDER).