Le Jury du Prix de l'Article Scientifique du Trimestre de l'Ecole Technique Supérieure d'Ingénieur, reconnaissant la haute qualité de toutes les publications en compétition, après les délibérations appropriées dans lesquelles sont pris en compte des critères basés sur plusieurs indicateurs bibliométriques, a unanimement décidé de ses composants, décerne le Prix ETSI de l'article scientifique du trimestre : octobre-décembre 2021, au travail suivant : « Évaluation technico-économique et opérationnelle des centrales solaires concentrées avec un double système de support », Applied Energy, vol. 302, novembre 2021, développé par Raúl Ernesto Gutiérrez Álvarez, Pedro García Haro et Alberto Gómez Barea. DOI 10.1016/j.apenergy.2021.117600

Bien que les centrales solaires thermiques concentrées (CSP) soient des technologies commerciales, leur déploiement à plus grande échelle a été limité ces dernières années en raison de leurs coûts d’investissement élevés et de leur plus grande complexité par rapport aux autres technologies. Cependant, le rôle que ces systèmes peuvent jouer en tant que fournisseurs renouvelables d’électricité distribuable pourrait être crucial pour la décarbonation des futurs réseaux électriques. On s'attend à ce que les services auxiliaires que les centrales d'énergie renouvelable distribuables puissent fournir au système électrique favoriseront une plus grande participation des technologies renouvelables intermittentes et moins coûteuses telles que l'énergie solaire photovoltaïque et éolienne.

Grâce à leur capacité à disposer de systèmes de stockage d'énergie thermique (TES), les centrales CSP sont capables de produire de l'électricité au coucher du soleil, évitant ainsi pendant quelques heures la nécessité de faire fonctionner des centrales à cycle combiné au gaz naturel. Cependant, pour fonctionner comme centrales de base, les centrales CSP nécessitent des systèmes de support supplémentaires au TES qui peuvent être gérés, tout en conservant leur caractère renouvelable. En ce sens, l'hybridation entre les systèmes CSP et de conversion de biomasse apparaît comme une alternative intéressante pour augmenter, d'une part, les performances des installations CSP et, d'autre part, atténuer les risques liés à la consommation de grandes quantités de biomasse dans usines de bioénergie.

Une analyse détaillée des avantages de l'intégration d'un système de double sauvegarde entièrement renouvelable (basé sur le stockage de la biomasse et de l'énergie thermique) dans les centrales CSP est présentée dans notre étude. La ressource solaire de Séville et deux centrales d'une capacité de 50 MWe chacune, basées sur les technologies de cuvette parabolique et de tour solaire, ont été prises comme études de cas. Dans les deux cas avec l'intégration d'une chaudière biomasse et avec un mode hybridation en parallèle au bloc puissance. De plus, 7 stratégies de fonctionnement de la chaudière biomasse ont été proposées et modélisées en combinaison avec 5 niveaux de capacité pour le système de stockage thermique (de 0 à 20 heures). Enfin, la méthodologie du processus analytique hiérarchique (AHP) a été utilisée comme outil de décision multicritère pour évaluer comparativement les performances techniques, économiques et opérationnelles de tous les cas proposés.

Les résultats montrent que la participation de la biomasse de secours favorise le fonctionnement du système comme centrale de charge de base, augmentant le facteur de capacité (CF) jusqu'à 71 %, le rendement électrique net jusqu'à 10 % et réduisant les coûts de production. jusqu'à 56 % par rapport aux centrales CSP autonomes. Pour la ressource solaire considérée (Séville), des coûts de production raisonnables (0,153 USD/kWh) peuvent être atteints pour une compensation équilibrée entre biomasse et TES, tout en permettant un approvisionnement énergétique ferme (CF ≥ 80%) et en réduisant la flexibilité requise de la chaudière. . L’inclusion de grandes capacités TES réduit de moitié la demande annuelle en biomasse et accentue la complémentarité saisonnière entre les ressources solaires et biomasse. Enfin, les centrales CSP dotées d'un double système de secours représentent une option prometteuse pour les endroits où les ressources solaires et de biomasse sont modérément disponibles.

Ce prix est financé par une subvention pour les activités de diffusion scientifique du VIIe Plan propre de recherche et de transfert de l'Université de Séville.