Éléments d’étude de marché

Documents :

  • Potential for Solar Heat in Industrial Processes, Solar Heating and Cooling Executive Committee of the International Energy Agency (IEA),
  • Solar Industrial Process Heat, State of the Art, Key Issues for Renewable Heat in Europe (K4RES-H), WP3, Task 3.5, (2006)
  • The bright future of solar thermal powered factories, Low-Tech Magazine, 2011
  • Renewables for heating and cooling and UE security of supply, Position Paper, AEBIOM ESTIF & EGEC, 2014

 

 

La chaleur représente une très grande majorité de l’énergie finale industrielle en Europe

La chaleur représente 67 % de la consommation d’énergie finale dans l’industrie européenne[1] (l’industrie représentant par ailleurs 30% de la consommation totale dans l’OCDE). On distingue plusieurs gammes de température (ou différentes qualités d’énergie thermique).

  • Les usages en dessous de 100°C représentent 30% de la chaleur industrielle. Les secteurs concernés sont par exemple : le nettoyage de contenants alimentaires, procédés chimiques basse température, la cuisson et le séchage d’aliments ou de matériaux
  • Les usages entre 100 et 400°C représentent 27% de la chaleur industrielle. Les secteurs concernés sont par exemple : procédés chimiques haute température, vapeur industrielle et production électrique…
  • Les usages au-delà de 400°C réprésentent les 43% restants de la chaleur industrielle. Les secteurs concernés sont par exemple : la verrerie (jusqu’à 1300°C ), la céramique (1400°C), les ciments (1500°C), le silicium (1900°C), la métallurgie (2000°C).

 

Un potentiel élevé pour le solaire thermique dans l’industrie européenne

Les installations solaire thermiques pourraient contribuer à hauteur de 3,8 % à la demande de chaleur industrielle en UE25[1]. Ceci correspond à environ 125 GW installés et à 150 millions de m² de réflecteurs.

 

Un secteur stratégique du point de vue de la sécurité énergétique

Le solaire thermiques est une technologie résiliente, opérable de manière locale et indépendante, et n’est pas soumises aux crises systémiques (économiques, politiques…).

En UE, le gaz naturel (dont la livraison qui fait l’objet de tensions récurrentes avec la Russie) est utilisé à 41% pour le chauffage, à 31% pour les procédés industriels, et à 25% pour les centrales électriques thermiques[2].

 

La température de travail est le critère technique déterminant.

La température est la mesure de la concentration d’énergie thermique dans un milieu. Plus l’énergie se trouve sous une forme concentrée, plus elle précieuse.

Ainsi, dans le cas de la chaleur solaire, la température de travail des procédés désirés fixe la technologie qui devra être mise en œuvre. Les dimensions du procédés (volumes, masses ou débits à traiter) fixent ensuite la surface ensoleillée qu’il va falloir rassembler.

Augmenter la surface des concentrateurs permet d’augmenter leur puissance (le débit de chaleur par seconde) mais pas toujours la température de travail. Pour augmenter la température il faut pouvoir améliorer le facteur de concentration.

  • Pour travailler sous 100°C, il n’y a pas besoin de concentration solaire, un absorbeur simple permet d’obtenir des températures de cet ordre (capteurs plans vitrés ou capteurs à tubes sous vide).
  • Pour travailler entre 100°C et 400°C, les concentrateurs focalisant la lumière sur un absorbeur linéaire sont suffisant (réflecteurs de Fresnel linéaires et les réflecteurs cylindro-paraboliques). Les conceptions « low-tech » permettent d’atteindre 250°C. Au-delà, les réflecteurs doivent être conçus avec une architecture, des miroirs, et des systèmes de « sun-tracking » performants.
  • Pour travailler au-delà de 400°C, les concentrateurs focalisant la lumière sur un absorbeur ponctuel sont nécessaires (réflecteurs de Fresnel paraboliques, réflecteurs paraboliques, Heliostats,). Les facteurs de concentration peuvent atteindre 10.000 et la température 3500°C.

 

Les usages de chaleur domestique sont principalement à basse température et ne requièrent pas de concentration solaire.

La chaleur représente une part importante des usages énergétiques domestiques. Les postes les plus importants sont le chauffage et l’eau chaude (auxquels s’ajoute les appareils de cuisson). La température à laquelle cette chaleur est utilisée implique que l’énergie solaire peut être utilisée efficacement pour ces usages de manière directe, sans concentration.

 

 

 

Partenaires ?

Solar Fire ou GoSol : (Européen, Open Source, DIY) Reflecteur à miroirs de Fresnel paraboliques (image ponctuelle), 360 miroirs légèrement incurvés (32 m²), 15 kW peak à 700°C (jusqu’à 3 kW_el). Sun-tracking manuel. 7000 $.

Solar Power Group : (Allemand, taille modulable) Reflecteur à miroirs de Fresnel linéaires (image linéaire),

Glass Point : (Américain, Industrie lourde, extraction oil recovery…) Reflecteurs cylindro-paraboliques (image linéaire), Réflecteurs installés sous serre en verre pour une alléger les contraintes sur l’optique de concentration (pas de nettoyage, moins de contraintes mécaniques, structures allégées).

BrightSourceEnergy : (Américain ?, Industrie Lourde) Heliostats, Tours solaires.

eSolar : (Américain ?, Industrie Lourde) Heliostats, Tours solaires.

[1] Source : Potential for Solar Heat in Industrial Processes, Solar Heating and Cooling Executive Committee of the International Energy Agency (IEA), 2008.

 

[2] Source : Renewables for heating and cooling and UE security of supply, Position paper, AEBIOM ESTIF & EGEC, 2014

 

by Hugo


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