Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007 Curriculum Alain FERRIERE, 47 ans, marié, 3 enfants 1982: Ingénieur Supelec 1987: Doctorat en Energétique, Université de Perpignan: "Conception et optimisation d'un outil d'aide à la conduite d'une centrale solaire: application à la centrale Thémis.«  1988: Chercheur CNRS, Institut des Matériaux et Procédés, laboratoire PROMES (2004), Odeillo (France) Propriétés thermophysiques des matériaux HT Traitements thermiques superficiels par énergie solaire concentrée Mesures de flux et de température Conversion de l’énergie solaire: production d’électricité et d’hydrogène Responsable de l’équipe de recherche « Vecteurs énergétiques durables » au laboratoire PROMES-CNRS Comité Exécutif du programme SolarPACES (Solar Power And Chemical Energy Systems) de l’AIE College of Members de l’Agence EUREC A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007 Site web laboratoire PROMES-CNRS: http://www.promes.cnrs.fr E-mail: alain.ferriere@promes.cnrs.fr Tel: 04 68 30 77 49

Alain FERRIERE (PROMES-CNRS, Odeillo) LES CENTRALES SOLAIRES THEERMODYNAMIQUES: PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT, ETAT DE L’ART ET PERSPECTIVES MONDIALES Alain FERRIERE (PROMES-CNRS, Odeillo) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES Sommaire 1- Les enjeux 2- Les technologies solaires à concentration 3- Les centrales solaires thermodynamiques 4- Les coûts et les performances 5- Les progrès des technologies CSP 6- Les projets pour le futur 7- Le rôle de la France A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 1- Les enjeux Un problème de surface? Surface nécessaire pour obtenir avec l’énergie solaire la même énergie annuelle que le barrage d’Assouan: 10200 GWh/an (efficacité globale 10%, puissance installée 4080 MW) Emprise au sol: 2 ha/MWe A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 1- Les enjeux 1- Les enjeux Un problème de terrain? Source: DLR (2001) Source: DLR (2001) kWh/m2/an A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 1- Les enjeux Un problème de ressource? La ressource  Ceinture solaire Ensoleillement direct normal >2000 kWh/m2/an Max: 2900 kWh/m2/an 70 villes de plus de 1 millions d’habitants 60000 km2 (eq. 11% du territoire français) x 2000 kWh/m2/an x 10% = 12000 TWhe = consommation mondiale d’électricité 1% de la surface des zones arides et semi-arides est suffisante pour produire l’électricité consommée dans le monde annuellement Source: C. Philibert (1991) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 1- Les enjeux Un potentiel de production suffisant en Europe Source: “Encyclopedia of Energy”, Elsevier Inc 2004 A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 1- Les enjeux: l’impact environnemental et social Filière Emission CO2 [kg CO2/MWhe] Charbon 900 Gaz C-C 400 Photovoltaïque 100 Solaire Thermique <20 Nucléaire 6 Hydraulique 4 Temps de retour énergétique: 5 mois Composants recyclables Création d’emplois: 1 MWe installé = 2 emplois directs créés A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Applications Zéro émission de CO2 Cycle combiné Générateur (Cycle Stirling) Turbine à gaz (Cycle Brayton) Turbine à vapeur (Cycle Rankine) Chaleur HT Electricité Stockage thermique Réactifs H2O biomasse gaz naturel hydrocarbures oxydes …/... Produits (stockage chimique) H2 Métaux C Régénération Pile à combustible O2 Valorisation du C Noirs de carbone Fullerènes Nanotubes Récepteur/réacteur HT A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Systèmes parabole – Stirling Développés par SBP/SOLO et SES ; 10 et 25 kWe Rendement: 20 à 25% Programme ENVIRODISH BMU (All.) + 7 Utilisateurs 1 unité installée à PROMES CNRS Odeillo -Fiabilisation -Démonstration Parabole Diamètre: 8,5 m Surface collectrice: 56,7 m2 Puissance thermique: 55 kW Moteur Stirling (moteur thermique avec apport de chaleur externe) Source solaire = aucune combustion Gaz de travail : hydrogène Puissance électrique brute : 9,8 kW Rendement nominal: 38 % A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Centrales à tour Production de chaleur à HT avec caloporteur sels fondus, eau/vapeur, air (gaz) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Centrales à tour Production de chaleur à HT avec caloporteur sels fondus, eau/vapeur, air (gaz) Projet SOLGATE (2001-2003) Prototype de centrale hybride solaire/fossile Cycle à gaz (1100°C, 7 bars) Récepteur solaire multi-étagé modulaire 1000 kWth, 800-1000°C Turbine à gaz 250 kWe Solar Two Solar Two (Barstow, Californie, 1997-2000) 85000 m2 Sel fondu, Cycle Rankine 12,4 MWe A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Centrales solaires cylindro-paraboliques Production de chaleur à 250-400°C avec caloporteur huile, eau/vapeur Chaleur 400°C Stockage Vapeur Electricité A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 2- Les technologies solaires à concentration Centrales solaires cylindro-paraboliques Chaleur 400°C Stockage Vapeur Electricité Projets DISS et Inditep (PSA, Espagne) 1998-2004 Génération directe de vapeur 400°C, 100 bars A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 3- Les centrales solaires thermodynamiques Les centrales solaires existent! 354 MWe exploités commercialement par SCE et NPL en Californie depuis 1985 (centrales SEGS) 1 MWe mis en service par SolarGenix en Arizona en 2005 (Saguaro) 64 MWe mis en service par SolarGenix/Acciona au Nevada en 2007 (Solar One) 11 MWe mis en service par Solucar/Abengoa en Espagne en 2007 (PS10) 50 MWe en construction par SolarMillennium/Cobra en Espagne (Andasol I) 30 MWe en construction par Abener/Abengoa en Algérie (Hassi R’Mel, ISCC) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 3- Les centrales solaires thermodynamiques PS10: première centrale à tour commerciale, 11 MWel Centrale PS10 Séville (Espagne), Solucar (groupe Abengoa) Tour + vapeur saturée, Cycle Rankine 11 MWe Champ solaire 75 000 m2 PS10, mise en service en 2006 A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 3- Les centrales solaires thermodynamiques Les centrales SEGS en Californie 354 MWe dans le désert de Mojave (Californie) 1984-91 sur le réseau de Los Angeles 9 centrales de 30 à 80 MWe 2000000 m2 cylindro-paraboliques Huile gilotherm 250-390°C, Cycle Rankine Systèmes hybrides 80% solaire / 20% gaz Emprise au sol : 2 ha / MWe Coût de production électricité solaire: 0,16 €/kWhe SEGS, Kramer Junction A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 4- Les coûts et les performances L’expérience américaine des centrales SEGS (1985-2007, Californie): un marché bénéfique 1985-2001: 11 milliards kWhe Production annuelle [GWhe] Production cumulée [GWhe] Vente cumulée [M$ US] 800 GWhe/an A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 4- Les coûts et les performances L’expérience américaine des centrales SEGS (1980-2007, Californie): importance de la ressource A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 4- Les coûts et les performances L’expérience américaine des centrales SEGS (1980-2007, Californie): importance de la ressource  16%  10% Seuil A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 4- Les coûts et les performances Avantages du stockage et de l’hybridation Accroissement de la disponibilité des centrales Production d’électricité garantie Solution Disponibilité Fraction solaire Sans Stockage 25% 100% Stockage (et hybridation) 60% 75 - 100% Hybridation (et stockage) 60 - 100% 10 - 50% A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 4- Les coûts et les performances De la chaleur à haute température, à quel prix? Technologie Cylindro-parabolique Tour Parabole-Stirling Rendement thermique 70 % 73 % 75 % Puissance (MWth) 1 - 300 10 - 100 < 0,1 Concentration 80 - 500 700 - 1200 6000-10000 Température de travail 250 – 400 °C 450 – 1000 °C 600 – 1200 °C Coût des capteurs (€/m2) 210 - 250 140 - 220 ~1000 Investissement (€/We) 2,8 – 3,5 3 - 4 7 - 14 Rendement annuel de conversion solaire-électricité (%) 14% 15% 17% A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Les coûts de production baissent Ruptures technologiques Incitations (primes, tarifs,…) Centrales de 50 MWe avec ensoleillement de Séville (2014 kWh/m2/an) (SolarPACES, 1992) 1985 2005 2015 Puissance typique (MWe) 30 40 - 80 200 Rendement annuel moyen 8 % 13 - 15 % 16 - 17 % Coût des capteurs (€/m2) 300 225 120 Coût d’investissement (€/We) 3 - 4 2 - 2,5 Coût d’exploitation (€/MWhe) 30 - 40 10 - 15 Coût de production (€/kWhe) 0,25 0,16 - 0,19 0,06 – 0,07 FCR = 9,88% kd = 8% kinsurance = 1% n = 30 ans A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Des nouvelles technologies se développent en Espagne, en Allemagne, en Italie et aux USA Une industrie des technologies solaires à concentration s’est créée en Allemagne et en Espagne Concentrateurs cylindro-paraboliques « Flabeg » et récepteur solaire « Schott » (Allemagne) Héliostat « Solucar – Abengoa » (Espagne) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP La recherche se structure SunLab: regroupement des activités « solaire thermique » de deux laboratoires Américains Sandia Labs + NREL, USA SolLab: Alliance de centres de recherche européens (2004-2007) CNRS (France), DLR (All.), CIEMAT (Esp.), ETHZ (Suisse) SolarPACES: Programme de l’AIE (1995-2007) « Solar Power And Chemical Energy Systems » USA, Australie, Mexique, Afrique du Sud, Allemagne, Espagne, France, Suisse, Italie, Israël, Egypte, Algérie. International Partnership for the Hydrogen Economy (IPHE) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Quelles innovations? Quelles compétences scientifiques? Objectifs: Gains en performances Réduction des coûts Collecteurs (miroirs, structures, héliostats) Matériaux réfléchissants Revêtements protecteurs Mécanismes et motorisations Concepts de nouveaux dispositifs optiques A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Quelles innovations? Quelles compétences scientifiques? Stockage (thermique, chimique) Matériaux Systèmes Concepts (réaction renversables) Récepteurs (absorbeurs) Matériaux HT Revêtements sélectifs, anti-réflecteurs Concepts A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Impact des innovations (50→400 MWe) (+600 MWe/an) Source: ECOSTAR, 2005 A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Type Cylindro-parabolique Récepteur central Hydride solaire/TAG Parabole-Stirling Fluide caloporteur Huile Vapeur Sels fondus Vapeur saturée Air 1 atm Air pressurisé H2, He Exemple Andasol Inditep Solar II PS10 Solair Solgate EuroDish Taille du système de réf. 50 MWe 47 MWe 51 MWe 55 MWe 58,7 MWe 72 MWe Stockage (h) 2-bacs sels fondus, 3 h - Bac tampon eau/vapeur, 40’ Céramique, 3 h Investissement (€/kWe): - Champ solaire - Tour - Récepteur - Stockage - Groupe GTA - Coûts indirects 3530 51% 8% 22% 19% 2840 64% 17% 3470 36% 3% 15% 24% 3019 38% 5% 14% 4% 20% 3989 35% 13% 1622 11% 39% 8035 7% 37% Facteur de capacité 29% 33% 26% 55% Fraction solaire 100% Cycle (rendement) Rankine (37,5%) Rankine (26%) (38%) (30%) Rankine (34%) Brayton (44,7%) Stirling Rend. annuel solaire-élec. 9,9% 16% 13,6% 13,5% 19,1% 16,7% LEC solaire (€/kWhe) 0,172 0,187 0,155 0,168 0,179 0,139 0,193 Impact des innovations 13 - 29% 23 - 38% 11 - 25% 21 - 33% 25 - 37% 17 - 28% 55-66% LEC solaire 2015 (€/kWhe) 0,12-0,15 0,11-0,14 0,12-0,14 0,11-0,13 0,093-0,115 0,065-0,09 A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 5- Les progrès des technologies CSP Avantages de la conversion thermodynamique: Intégration dans des installations existantes (pas de surcoût groupes) Energie électrique garantie par: stockage, efficace et peu coûteux et/ou hybridation (solaire/fossile) Possibilité de co-génération: électricité/chaleur électricité/eau potable Production maximale en phase avec les besoins de climatisation (été) Rendements de conversion élevés: 25%-30%  45% Potentiel de réduction des coûts de production important: amélioration des performances des systèmes (innovations) industrialisation (effet de taille) Temps de retour énergétique court et impact GES faible Création d’emplois (15 à 20 emplois directs et indirects par MW) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 6- Les projets pour le futur Cas de l’Espagne: rachat à 0,269 €/kWhe garanti 25 ans unités de production <50 MWe , max. 15% fossile Abengoa: 10MW PS10 Tower 2x 20MW 1x 50MW SENER Solar Tres 15MW Tower EHN+SolarGenix 15MW EuroSEGS SMAG/ACS 3x50MW AndaSol 1,2, 3 SMAG/ACS 50MW ExtremaSol 1 Iberdrola: 5x50MW EuroTrough A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 6- Les projets pour le futur Près de 2000 MWe en projet dans le monde (2015) USA (Nouveau Mexique, Arizona, Nevada, Californie, Utah, Texas, Colorado) 1000 MWe ESPAGNE 630 MWe ISRAEL 100 MWe AFRIQUE du SUD EGYPTE 30 MWe AUSTRALIE 20 MWe ALGERIE MAROC ITALIE ALLEMAGNE 1 MWe Plus, provisoirement (→ 2015-2020): Des politiques publiques incitatives: l’Espagne, un exemple à suivre! Des initiatives internationales: CSP Global Market Initiative (5000 MWe en 2015) Des aides: - Pays en développement GEF (Banque Mondiale) - Europe (C.E.) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 6- Les projets pour le futur Les chantiers redémarrent, centrales commerciales en construction ! Espagne Italie Australie Egypte Nevada (USA) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France 1982-1986: L’expérience française en production d’électricité solaire thermique: THEMIS, Targasonne Succès scientifique Désastre médiatique Aventure industrielle avortée Depuis 1986: Aucune réalisation industrielle en service 1995-2001: Veille scientifique & technologique (programme SolarPACES de l’AIE) 2002: Relance des travaux R&D en France, sous l’impulsion du CNRS-SPI (laboratoire PROMES d’Odeillo) 2004: Création du groupe de travail SOLTEC: CNRS-PROMES, EMAC-LGPSD, LATEP, ADEME, TOTAL, EDF, CREED 2004: Création de l’Alliance Européenne SOLLAB: CNRS, DLR, CIEMAT, ETHZ Projets R&D nationaux et Européens A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Les équipes de recherche + industries motivées TOTAL EDF-R&D EDF E.N. Bertin Technologies Leroux & Lotz Eiffel CNIM Poweo CREED Veolia Env. SolarEuromed Smart Renewable Energy CNRS / LSGC Nancy ENSAM / TREFLE Talence CEA / GRETH Grenoble CEA Marcoule CEA/DEN/SESI Cadarache EMAC / LGPSD Albi UPPA / LATEP Pau CNRS / PROMES Odeillo A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Une ressource suffisante sur quelques sites (en PACA, L-R) A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Un tarif de rachat attractif Arrêté de juillet 2006 Tarif de rachat: 0,30 €/kWh Puissance unitaire <12 MW Maximum 1500 h/an équ. Pmax (fact. capacité max: 17%) Garanti 20 ans A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France THEMIS, 2004 THEMIS, 2004 Projet PEGASE à Thémis Production d’Electricité par turbine à Gaz et énergie Solaire Système hybride solaire/fossile (ou biogaz) avec cycle à gaz Objectifs scientifiques et technologiques Proposer et valider une méthodologie de changement d’échelle (4,5 MWth ; 1,4 MWe) Atteindre des fractions solaires élevées  70 – 80% en valeur instantanée 50 – 60% en valeur moyenne annuelle Développer les récepteurs solaires permettant d’atteindre des températures de sortie d’air de 1000°C et plus Etablir une base de données pour la conception et la prévision fiable des performances de la filière Mettre en place les collaborations (organismes de recherche européens et industries) pour assurer un futur développement de la filière SOLARTECH Projet de Plateforme technologique régionale (à vocation Européenne), adossée au Pôle de compétitivité DERBI Centrale solaire Thémis, 1982-1986 Il ne s’agit pas de réaliser une centrale solaire rentable, mais d’établir les bases scientifiques et techniques pour que la filière le devienne! A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Projet PEGASE à Thémis Production d’Electricité par turbine à Gaz et énergie Solaire A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Projet PEGASE à Thémis (2007-2013) Phase 1-b RS-PEGASE (ANR, 2007-2009): récepteur solaire Coût total 0,4 M€ Phase 1-a Rénovation du champ solaire Phase 2 Construction, mise en service et exploitation expérimentale de la centrale Coût total 1 M€ Contributions (?) UE: 3 M€ Etat/région: 2 M€ Secteur privé: 2 M€ PEGASE-DEMO EU FP7, 2008-2011 7 M€ Mai 2007 Faisceau concentré disponible en sommet de tour Déc 2008 Récepteur et groupe installés Déc 2009 Jan 2010 Essais du récepteur A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Vecteurs énergétiques: les travaux de recherche à l'IMP/CNRS LES TECHNOLOGIES SOLAIRES A CONCENTRATION APPLIQUEES A LA PRODUCTION D’ELECTRICITE ET D’HYDROGENE: SITUATION ET PERSPECTIVES 7- Le rôle de la France Projets commerciaux Initiative SolarEuromed: 20 MW en 2009 Projet Solbio (Smart Renewable Energy): centrale hybride solaire/biomasse 1-5 MW Projet ThemDish: 6 x 10 kW paraboles-Stirling à Thémis … A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007

Merci de votre attention alain.ferriere@promes.cnrs.fr http://www.promes.cnrs.fr A. Ferriere Séminaire IPN Orsay, 17 septembre 2007