Projet H2020 ORC-PLUS : Cycle organique de Rankine : Relier le prototype à l'unité de stockage
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2015 -2019
- Budget alloué 6.249.316,25 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto ORC-PLUS
Le point de départ du projet ORC-PLUS est la centrale CSP située au Parc d'Énergie Verte d'IRESEN à Benguerir, au Maroc. Cette centrale est composée d'un champ solaire de capteurs solaires FRESNEL, utilisant de l'huile thermique comme fluide caloporteur, et d'une unité de production d'énergie à cycle organique de Rankine (ORC) couplée à un refroidisseur d'air. Par rapport à l'état initial de cette centrale, le projet ORC-PLUS, en développant une combinaison optimisée d'unités TES innovantes et d'outils d'ingénierie spécialisés pour ce type de centrales, vise à augmenter la production d'énergie de la centrale jusqu'à 4 heures pendant les heures sans soleil, garantissant des coûts de production compétitifs avec le marché cible.
Le consortium ORC-PLUS, pour atteindre l'objectif du projet, a analysé deux systèmes de thermocline TES différents au niveau du prototype, où le premier système TES utilise un mélange de sels de fusion à basse température comme matériau de stockage de chaleur (HSM), et le second utilise des galets de magnétite et de l'huile comme HSM + fluide de transfert de chaleur (HTF). À la fin de la deuxième période, le consortium ORC-PLUS a présenté son évaluation économique comparant les deux technologies TES susmentionnées, qui a apporté la preuve que la solution à base d'huile de thermocline + galets de magnétite est moins chère que la solution à base de thermocline avec des sels de fusion à basse température. Cette différence est due en partie au coût inférieur du matériau magnétite et en partie à la quantité différente de HSM (la solution à base de sel fondu est désavantagée par la température de fonctionnement maximale du HTF utilisé dans le domaine solaire).
Fin novembre 2017, le consortium ORC-PLUS a finalisé la conception finale du système pilote TES sur la base des principaux résultats obtenus dans le cadre de :
- WP2 (développement de modèles de simulation).
- WP3 (analyse de caractérisation des matériaux).
- WP4 (conception et mise en œuvre du système de test TES). Cette action a été accompagnée d’une analyse approfondie de l’évaluation des risques afin d’identifier les risques potentiels qui pourraient contribuer à l’échec du Projet.
L'approche suivie lors de l'analyse d'évaluation des risques a consisté à utiliser le projet en cours comme cas test pour décrire les spécificités les plus importantes des projets innovants d'énergie solaire thermodynamique tels que l'usine ORC-PLUS. L'installation du capteur solaire Fresnel pour le champ solaire du projet ORC-PLUS a été achevée sur le site. Dans le cadre du projet, le CIC a développé un prototype de test TES à l'échelle 1/100 avec de l'huile et du FSM (magnétite) et a réalisé des tests de caractérisation du système expérimental.
En parallèle, F-ISE a terminé les tests de son modèle expérimental. Ce modèle consiste en un système de thermocline à sels fondus sans échangeur de chaleur interne, conçu pour démontrer l'effet de l'insertion d'un échangeur de chaleur dans un système à réservoir unique et contribuer, avec des résultats expérimentaux, à la validation du modèle de système TES à base de sels fondus. ENEA a terminé la construction de ses prototypes dédiés à l'analyse du comportement des échangeurs de chaleur à huile innovants spécialisés pour le système de thermocline TES à sels fondus à bas point de fusion.
Fin octobre 2019, la construction et la mise en service à froid de l'usine pilote TES de Green Energy Park (Ben Guerir, Maroc) ont été achevées.
La dérégulation du marché de la production d’électricité et l’évolution actuelle des réglementations environnementales inspirent le développement de services publics distribués et proches des demandes locales. Cette tendance contribuera à réduire le surdimensionnement du réseau électrique et les coûts de transmission et de distribution de l’énergie électrique. Dans ce contexte, les centrales solaires thermiques (CSP) de faible puissance, combinées à des systèmes TES avancés, pourraient jouer un rôle important, car elles présentent toutes les caractéristiques pour surveiller de près la demande et la croissance potentielle des demandes locales d’électricité.
De plus, contrairement à d’autres systèmes, ils s’intègrent facilement au chauffage urbain local. Dans ce contexte, le projet H2020 ORC-PLUS vise à développer, à un niveau pilote, un système innovant de stockage d’énergie thermique capable d’étendre la production d’énergie d’une centrale solaire thermique existante située au Maroc, en utilisant la technologie des capteurs linéaires de Fresnel comme champ solaire et une turbine ORC d’une puissance nominale de 1 MWel comme unité de puissance.
Le fluide caloporteur utilisé par l’actuelle centrale CSP est une huile minérale respectueuse de l’environnement qui fonctionne dans une plage de température de 180°C à 300°C. Le projet soutiendra les programmes d’électrification dans les zones rurales et semi-urbaines, créant de nouvelles opportunités d’investissement dans les zones périphériques avec un impact socio-économique positif. Un effet significatif de cette coopération est le réseau de partage d’expériences et de soutien mutuel entre acteurs européens et marocains, clé pour développer un nouveau modèle de centrale d’énergie renouvelable orienté vers le développement de la population locale.
L'objectif du projet ORC-PLUS est de valider, dans un contexte industriel pertinent, un système TES innovant optimisé pour une centrale CSP de taille moyenne, couplé à une turbine ORC de 1 MWe. La validation de ce nouveau modèle de centrale CSP dans un environnement pertinent accélérera le développement de réseaux intelligents verts locaux.
Conformément à l'appel H2020-LCE-03-2014, ORC-PLUS se concentre sur l'augmentation des performances technologiques des systèmes d'énergie renouvelable, la réduction des coûts et l'amélioration de la gérabilité. L'objectif est de développer une combinaison optimisée de stockage d'énergie thermique (TES) innovant (spécialisé pour les CSP de 1 à 5 MWe) et de solutions d'ingénierie pour améliorer les heures de production d'une petite centrale CSP existante, située dans une zone désertique et couplée à un système ORC. Avec une solution TES optimisée, il est possible de prolonger les périodes de production d'énergie d'une centrale CSP (même en cas de rayonnement non solaire), éliminant ou minimisant ainsi le besoin de brûler des combustibles fossiles ou renouvelables dans des systèmes hybrides ou de secours. Actuellement, les efforts de R&D sont consacrés aux systèmes de stockage d'énergie thermique pour les centrales à grande échelle, même s'il existe un grand potentiel pour les installations CSP à petite et moyenne échelle. ORC-PLUS se situe sur le spectre allant du « prototype à grande échelle à la démonstration à l’échelle précommerciale ».
La technologie proposée est basée sur un champ solaire, utilisant de l'huile thermique comme fluide caloporteur et une unité de puissance ORC ainsi qu'un TES innovant. Une démonstration expérimentale de deux prototypes industriels différents de systèmes TES sera réalisée dans un environnement pertinent (TRL 6). Pour chaque prototype, un modèle de simulation des procédés pilotes sera développé, en utilisant des systèmes TES prototypes. Les modèles seront optimisés en fonction des caractéristiques du site et de la charge énergétique afin de déterminer les conditions et paramètres pertinents pour les scénarios réels pour chaque application et de sélectionner la technologie TES qui correspond le mieux aux besoins du secteur cible.
Le résultat final sera une usine pilote industrielle qui sera utilisée pour valider la technologie dans un environnement d’exploitation réel et démontrer sa viabilité (TLR7). La validation comprend une analyse de la faisabilité technico-économique et de l’impact environnemental, ainsi que de la reproductibilité de la conception finale de l’usine pilote. Cette proposition est soutenue par trois lettres de soutien d’ESTELA, d’ANEST et de Green Energy Park (Maroc).
ORC-PLUS vise à développer la production d’énergie renouvelable, qui est actuellement couverte par des générateurs diesel dans certaines zones de la Méditerranée et de l’Afrique subsaharienne. La réduction attendue des émissions de CO2 a été fixée à 920 tCO2/an (facteur de conversion utilisé : 0,460 tCO2/MWhe par an).
Transformation du marché : La taille plus petite de ce nouveau concept CSP nécessite un investissement moindre par rapport aux grandes centrales CSP, cette action permettra donc aux petites et moyennes entreprises (PME) d'avoir la possibilité d'entrer sur le futur marché de la production d'énergie renouvelable intelligente. Politique Le projet soutiendra les programmes d’électrification des sites ruraux et semi-urbains et fournira un accès à l’électricité aux classes sociales marginalisées. Cela offrira de nouvelles garanties et incitera les investisseurs privés à délocaliser leurs activités industrielles ou commerciales vers des zones périphériques.
En bref, le projet favorisera la cohésion territoriale et les modèles de croissance économique inclusifs. Améliorer la sécurité énergétique de l’UE. ORC-PLUS contribuera à améliorer la sécurité énergétique de l'UE en soutenant le développement de petits systèmes de stockage alimentés par des sources d'énergie renouvelables, éléments clés pour l'intégration réussie des énergies renouvelables dans la production conventionnelle (réseaux intelligents). Actions conjointes avec les États membres/pays associés. ORC-PLUS améliorera la coordination des programmes de R&D&I énergétiques avec les pays partenaires tels que le Maroc (directement impliqué dans le projet) et d’autres pays, jetant les bases d’une plus grande contribution positive à la sécurité sociale de l’UE.
- AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE (ENEA)
Projets connexes
