La centrale solaire Gemasolar

 Les innovations uniques de la centrale solaire Gemasolar, à proximité de Séville en Espagne, la rendent non seulement plus efficace que les autres centrales solaires thermoélectriques, mais lui permettent en outre de produire de l’électricité sans soleil. Grâce à sa tour solaire centrale et à sa technologie de stockage de chaleur dans des cristaux de sel fondus, Gemasolar peut produire de l’électricité pendant 15 heures sans soleil (et même 24 heures en été). Elle peut ainsi fonctionner la nuit ou lorsque le ciel est couvert. Par conséquent, pour la première fois, l’énergie solaire est gérable et peut répondre à des demandes commerciales à grande échelle.

Fine Tubes a collaboré avec SENER pendant quatre ans pour développer et produire les tubes d’échangeur de chaleur résistants à la corrosion destinés aux générateurs de vapeur, ainsi que les tubes à hautes performances qui équipent le récepteur de la tour centrale. Ce récepteur peut absorber 95 % des radiations solaires et transmet cette énergie qui est stockée dans les cristaux de sel fondus dans le réservoir de la tour.

« Pour SENER, la contribution de Fine Tubes à ce projet a été réellement remarquable. Les conditions d’exploitation des composants exigent des produits de très haute qualité et d’une fiabilité extrême, que Fine Tubes a conçu et fourni avec la plus grande rigueur. D’autres aspects remarquables du processus de fabrication incluent le respect des échéances, le transfert continu des informations, deux points essentiels où Fine Tubes a démontré une capacité de collaboration cruciale et déterminante pour la réussite du projet ». Santiago Arias, Directeur technique des opérations et de la maintenance, Torresol Energy et Peru Arribalzaga, gestion du projet SENER.


© TORRESOL ENERGY

Historique

SENER travaille dans le secteur solaire depuis les années 80, lorsque l’entreprise a commencé à développer les premiers héliostats (miroirs solaires qui suivent la course du soleil). De 2001 à 2005, SENER a développé deux projets de centrale solaire révolutionnaires : Solar Tres et Andasol-1, qui ont généré d’énormes possibilités de recherche et de développement, aboutissant à la création de Gemasolar.

Le projet Gemasolar a début en 2006, lorsque SENER a conçu et installé une unité expérimentale sur la plateforme solaire d’Almeria, démontrant ainsi l’efficacité du système de tour réceptrice et du stockage dans les cristaux de sel fondus. En collaboration avec MASDAR, une entreprise basée à Abu Dhabi et spécialiste des énergies renouvelables, SENER a créé la société Torresol Energy en 2008 et la production commerciale de Gemasolar a débuté en 2011.

Sur 185 hectares, le site proche de Séville compte 2 650 héliostats qui reflètent les radiations solaires sur la tour réceptrice centrale. Les radiations chauffent les cristaux de sel fondus qui circulent dans la tour à une température supérieure à 500 °C. Ces cristaux de sel sont le fluide d’absorption thermique. Le réservoir de cristaux de sel fondus froids alimente le récepteur situé en haut de la tour. Les rayons solaires concentrés les chauffent à des températures extrêmes. Ensuite, ils descendent dans le réservoir à cristaux de sel fondus chauds ou directement dans l’échangeur de chaleur pour générer de la vapeur. Lorsque les radiations solaires génèrent un niveau d’énergie supérieur à la demande de la turbine, les cristaux de sel fondus sont stockés dans le réservoir chaud, permettant à la centrale de produire de l’électricité pendant 15 heures sans nécessiter de radiations solaires.

Challenges

Comme Gemasolar est la première centrale électrique de ce type, les challenges ont ponctué chaque étape de son développement. Développée par SENER, cette centrale solaire est unique par son concept innovant et par ses équipements à la pointe de la technologie, avec en particulier la tour centrale et son récepteur, le champ d’héliostats et son système de contrôle.


© TORRESOL ENERGY

Le récepteur central est l’élément critique de la génération thermo-solaire. Tous ses composants doivent fonctionner avec la plus haute fiabilité dans des conditions extrêmes pendant toute la durée de vie de la centrale. Les tubes fournis par Fine Tubes doivent offrir une robustesse extrême, grâce à un matériau garantissant une résistance très élevée à la corrosion, à la fatigue thermomécanique et au fluage, pour contenir et transporter les cristaux de sel fondus à haute température. La qualité et la durabilité extrêmes de ces tubes sont un facteur fondamental de la disponibilité ininterrompue du récepteur qui absorbe une quantité énorme d’énergie solaire, équivalant à plus de 1000 soleils simultanément.

L’échangeur de chaleur SENER nécessite également des tubes capables d’assurer un fonctionnement optimal des générateurs de vapeur. Ici encore la qualité et la durabilité sont prioritaires, puisque les unités fonctionnent à très haute pression pour animer les turbines qui alimentent en électricité plus de 27 500 foyers par an.

Solutions

Un tel projet n’utilise aucune solution existante sur le marché. La collaboration de Fine Tubes a débuté par la création de prototypes pour les panneaux conçus par SENER. Comme nos produits peuvent dépasser les spécifications standard pour ce type de composants, SENER a choisi Fine Tubes comme fournisseur exclusif de tubes pour la fabrication des panneaux du récepteur central. Nous avons fabriqué plus de 15 km de tubes à hautes performances, sans soudure de 25 mm de diamètre extérieur, pour ce système qui contient des cristaux de sels fondus à 565°C (sel nitrique) dans la tour Gemasolar de 140 mètres de haut. Fabriqués dans un alliage de nickel-chrome 625 résistant à la corrosion, les tubes offrent une résistance supérieure aux très hautes températures et dans des conditions d’exploitation extrêmes.

Nous avons également fabriqué plus de 300 mètres de tubes (19 mm de diamètres) d’échangeur de chaleur dans le même alliage nickel-chrome 625, mais avec une paroi plus épaisse adaptée aux hautes pressions des générateurs de vapeur.

La centrale solaire a été officiellement inaugurée en octobre 2011. Les résultats obtenus pendant la première année d’exploitation de Gemasolar ont dépassé toutes les attentes. Depuis, les heures de production ont considérablement augmenté et atteint tous les objectifs de production.

Début 2012, après un arrêt pour effectuer des opérations de maintenance annuelles, la centrale est resté en production continue 24 heures sur 24 pendant 12 journées d’hiver consécutives, fournissant les niveaux d’énergie projetés sur le réseau électrique national. En 2013, Gemasolar prévoit de maintenir cette croissance de la production, avec un total annuel de plus de 110 GWh net, fonctionnant 6 450 heures au maximum de sa capacité.

La centrale Gemasolar a remporté le Prix « Thermosolar Innovation 2011 » décerné par CSP Today USA. Cette année, elle a aussi gagné le Prix CSP Séville des Solutions de distribution électrique 2012. Torresol Energy a reçu deux des Prix CSP Today européens : « Innovation technologique commercialisée 2011 » et « Développement de projet le plus efficace 2011 ».

Prochaines étapes

L’exploitation d’une centrale solaire aussi unique que Gemasolar est une source intarissable de nouvelles connaissances. Pour SENER, elle est le point de départ d’une stratégie de réduction des coûts pour le secteur de l’énergie thermo-solaire. SENER est certain que les prochains projets de ce type seront beaucoup plus rentables et qu’au fil des ans, avec la normalisation de l’industrie, l’énergie solaire concentrée (CSP) pourra faire concurrence aux sources d’énergie conventionnelles.

La croissance de cette industrie globale se poursuivra et Torresol Energy prévoit de développer d’autres centrales à grande échelle dans le monde entier. De nouvelles possibilités sont à l’étude sur le marché international et l’entreprise développe actuellement des centrales solaires en Inde, aux États-Unis, au Moyen-Orient, en Afrique du Nord et en Afrique du Sud. Plusieurs centrales potentielles sont à l’étude. SENER prépare déjà avec Fine Tubes leurs futures collaborations, puisque le récepteur de chaque centrale nécessite environ 50 km de tubes.

À propos de SENER 

SENER a une vaste expérience du développement des processus et des centrales électriques, en particulier dans le cycle combiné, la cogénération, le thermosolaire, l’énergie nucléaire, le regazéification du gaz naturel liquéfié, les biocarburants, les unités de raffinage, les produits chimiques, les usines de la pétrochimie et des plastiques, mais aussi les systèmes de transport, de stockage et de distribution pour carburants solides, liquides et gazeux.

Les équipes d’ingénieurs spécialisés de SENER couvrent toutes les disciplines pertinentes : processus, instrumentation, ingénierie civile et structurelle, canalisation, électricité, I&C, ingénierie mécanique, gestion de l’approvisionnement, planning et contrôle. Ses services incluent toutes les opérations de construction et de fabrication, telles que : études de conception et de faisabilité, ingénierie de base et avancée des installations, approvisionnement, supervision des travaux, mise en œuvre, formation du personnel, construction et gestion de la construction, projets EPC intégrés (ingénierie, approvisionnement, construction).

SENER bénéficie aujourd’hui d’une réputation exceptionnelle dans le secteur de la génération et de l’utilisation efficace de l’énergie et pour ses processus chimiques et industriels. Plusieurs prix ont été décernés à SENER, incluant « Entreprise d’ingénierie de l’année 2011 » dans les deux versions européenne et américaine, « Solution de distribution électrique avancée 2011 » pour son système de stockage révolutionnaire basé sur les cristaux de sel fondus.

Autres informations

http://www.sener-power-process.com/ENERGIA/solar-power/en
http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/gemasolar-plant/en

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