Des chercheurs de SINTEF, en collaboration avec Svalin Solar, ont développé à Trondheim un système solaire hybride qui va au-delà de la production électrique conventionnelle. Son design permet de produire de l’électricité tout en récupérant de la chaleur utile pour des processus industriels exigeants tels que la capture de CO₂.
Cette intégration énergétique marque un changement de paradigme dans la manière d’appliquer l’énergie solaire dans les environnements industriels.
Comment fonctionne le système solaire hybride
Les modules solaires, de 5 mètres de hauteur, combinent des cellules photovoltaïques avec des miroirs inclinés qui concentrent le rayonnement solaire. Sous les panneaux, des tuyaux avec liquide capturent la chaleur, atteignant des températures allant jusqu’à 60 °C.
Pour atteindre les 130 °C nécessaires à la capture du carbone, le système intègre une pompe à chaleur avancée qui utilise l’électricité générée pour élever la température de l’eau.
De plus, un suiveur solaire oriente constamment les modules vers le soleil, optimisant ainsi la capture tant électrique que thermique. Le résultat est un schéma hybride qui maximise l’utilisation du rayonnement solaire et réduit les pertes énergétiques.
Impact sur la capture du carbone
La capture de CO₂ est un processus énergivore, nécessitant normalement environ 3,1 mégajoules par tonne métrique. Lors des tests effectués dans le laboratoire Multiphase à Tiller, le nouveau système a réduit cette consommation de 0,52 mégajoules par tonne, soit une réduction de 17%.
Bien que cela puisse sembler une réduction modérée, dans les industries qui capturent des centaines de milliers de tonnes par an, l’économie accumulée est énorme. Les modèles suggèrent qu’avec des améliorations dans la concentration solaire et la réduction des pertes thermiques, la réduction pourrait atteindre jusqu’à 39%.
Défis et limitations
La performance dépend du rayonnement solaire disponible. Dans des conditions nordiques grises, le système nécessite un soutien électrique supplémentaire pour maintenir la température de fonctionnement.
Cette limitation est commune à toutes les solutions solaires thermiques, mais l’équipe reconnaît que la performance serait bien meilleure dans des latitudes plus ensoleillées.
Prochaine étape : application industrielle
Après avoir validé le modèle à Trondheim, le système sera transféré à une usine de fabrication de verre en Italie, un secteur hautement intensif en énergie thermique et avec des émissions difficiles à réduire. Là-bas, sa performance continue, son entretien, son intégration avec les processus existants et sa stabilité opérationnelle seront évalués.
S’il démontre son efficacité dans des conditions industrielles, le potentiel de réplication dans les cimenteries, aciéries et industries chimiques est évident. Ces secteurs font face à de grands défis pour électrifier les processus thermiques et ont besoin de solutions intermédiaires qui réduisent les émissions sans dépendre exclusivement des combustibles fossiles.
Potentiel durable
Le système repose sur plusieurs piliers :
- Intégration de l’énergie solaire concentrée dans les processus industriels existants.
- Réduction de la consommation énergétique dans la capture de CO₂.
- Meilleure performance dans les pays à fort rayonnement solaire.
- Complémentarité avec les politiques européennes de décarbonisation industrielle.
Le développement de SINTEF montre comment la combinaison de l’énergie solaire concentrée, des pompes à chaleur et de la capture du carbone peut contribuer à une décarbonisation industrielle plus réaliste et progressive. Cela ne remplace pas la nécessité de réduire les émissions à la source, mais améliore l’efficacité des processus qui continueront à faire partie du mix climatique européen pendant des décennies.
