Vers une neutralité carbone avec le projet solar COMPASsCO2

COMPASsCO2, c’est la recherche et le développement d’un nouveau type de centrale Central Solar Power (CSP) à tour. Ce projet rassemble plusieurs entreprises et centres de recherche européens. COMPASsCO2 s’inscrit dans les objectifs de l’Union Européenne d’atteindre une neutralité carbone d’ici 2050.

Le projet COMPASsCO2 (Components’ and Materials’ Performance for Advanced Solar Supercritical CO2 Powerplants) veut ouvrir la voie vers une utilisation des cycles thermodynamiques utilisant du CO2 supercritique (s-CO2) comme fluide de travail pour produire de l’énergie électrique.

Explications avec Charly Rensonnet, Development Engineer dans l’activité Solar & Thermal Storage : « Le s-CO2 est un état fluide du dioxyde de carbone obtenu lorsqu’il est maintenu au-dessus de sa température et pression critiques, de respectivement 31°C et 74 bars. Dans cet état, le CO2 présente un comportement intermédiaire entre liquide et gaz : une masse volumique élevée comme les liquides, une faible viscosité comme les gaz ce qui en fait un candidat idéal pour le transport d’énergie thermique. »

Ce cycle thermodynamique sera alimenté en énergie par une tour solaire utilisant, non pas du sel fondu comme les tours conventionnelles, mais des particules solides comme vecteur énergétique et celles-ci seront chauffées par du rayonnement solaire concentré. « L’avantage de ces dernières, c’est qu’elles ne sont pas limitées en température à 565°C comme les sels, mais permettent d’atteindre aisément 1000°C, augmentant ainsi le rendement global de la centrale et la quantité d’énergie solaire exploitée. »

Le chaînon entre la tour solaire et le cycle à s-CO2 est un échangeur permettant de transférer l’énergie thermique des particules chaudes vers le s-CO2 du cycle thermodynamique. « Celui-ci sera au centre de toutes les attentions durant ce projet ; tant d’un point de vue de la recherche de matériaux nobles capables de tenir à très hautes températures que d’un point de vue design de l’échangeur. »

Une fois toutes les contraintes techniques prises en compte et quantifiées telles que les températures atteintes par les matériaux ou l’abrasion liée à la circulation des particules, un alliage métallique idéal sera sélectionné par les partenaires pour constituer l’échangeur. « John Cockerill sera ensuite responsable de dimensionner un prototype à échelle réduite de manière à le tester en l’intégrant dans une installation à CO2 supercritique d’un des partenaires du consortium », termine Charly Rensonnet.

Les particules qui seront utilisées sont de la bauxite et présenteront une taille de grain entre 0.5 et 2 mm de diamètre. L’échangeur particules s-CO2 quant à lui consiste en une série de faisceaux de tubes parcourus par du s-CO2 et autour desquels les particules chaudes circuleront.

Comme le montre l’implication de John Cockerill dans ce projet de R&D, l’innovation est une clé. COMPASsCO2 montre l’importance de nos technologies pour faciliter à la fois la décarbonisation et l’accès aux énergies renouvelables.