Les États-Unis répertorient 30 millions de dollars dans les bourses de recherche CSP 2019

Publié le7 novembre 2019AuteurSusan Kraemer

L'un des trois récepteurs de tour du projet Ivanpah CSP de 377 MW en Californie, entouré de son champ de miroirs héliostat IMAGE@BrightSource

Le 6 novembre 2019, le département américain de l'énergie a annoncé un financement de 128 millions de dollars pour 75 projets dans ce programme. Treize de ces projets porteront sur la recherche et le développement en matière de CSP.

Recherche et développement sur l'énergie solaire à concentration : 30 millions de dollars pour 13 projets de recherche qui permettent au CSP de fournir de l'électricité à tout moment et en toute saison, et qui travaillent pour atteindre l'objectif de coût du DOE de 0,05 $ par kilowattheure (kWh) pour 2030 pour l'électricité produite par le CSP avec au moins 12 heures de stockage d'énergie thermique. Cette recherche comprend de nouveaux matériaux et technologies qui réduisent considérablement le coût de fabrication, permettent de nouvelles technologies de stockage d'énergie et développent des solutions qui permettent à un champ solaire de fonctionner de manière autonome sans aucune intervention humaine.

Le programme de financement de l'exercice fiscal 2019 du Bureau des technologies de l'énergie solaire (SETO FY2019) soutient des projets qui amélioreront l'abordabilité, la fiabilité et les performances des technologies solaires sur le réseau national. Ce programme finance des projets qui font progresser les technologies solaires thermiques à concentration (CSP), photovoltaïques et d'intégration de systèmes à un stade précoce, et réduisent les coûts non matériels associés à l'installation de systèmes d'énergie solaire.

Approche

Les projets de recherche et développement CSP viseront à réduire les coûts de 50 % d'ici 2030 et se concentreront sur l'amélioration du stockage de l'énergie thermique pour rendre l'énergie solaire disponible à la demande, le développement de matériaux et de solutions qui réduisent le coût de fabrication des composants CSP et l'automatisation des champs de capteurs CSP qui peuvent fonctionner sans intervention humaine.

Objectifs

Les projets de ce programme de financement renforceront l'innovation aux États-Unis et contribueront à atteindre les objectifs de coût SETO 2030. Les projets techniques déboucheront sur de nouvelles technologies et solutions susceptibles de réduire les coûts de l'électricité solaire pour le CSP.

Sélectionnés

— Les montants de l'attribution et du partage des coûts sont sujets à changement dans l'attente des négociations —

Stockage d'énergie thermique ferme

UNIVERSITÉ D'ÉTAT D'ARIZONA (1)

Nom du projet : Stockage économique hebdomadaire et saisonnier de l'énergie thermochimique et chimique pour les cycles électriques avancésLieu : Tempe, AZDOE Montant du prix : 3,3 millions de dollarsPartage des coûts : 800 000 $Résumé du projet : Ce projet cherchera à intégrer plusieurs composants de stockage d'énergie thermochimique dans une conception d'énergie solaire thermique à concentration (CSP) afin qu'une centrale puisse avoir plusieurs durées de stockage, y compris quotidiennes et à long terme. Ces composants seront conçus pour être intégrés à des cycles de puissance au dioxyde de carbone supercritique. L'équipe effectuera des analyses technico-économiques pour améliorer la conception et le fonctionnement du système CSP afin de garantir une répartition de l'énergie tout au long de l'année.

UNIVERSITÉ DE MICHIGAN

Nom du projet : Carburant thermochimique solaire à semi-conducteurs pour stockage de longue duréeEmplacement : East Lansing, MIDOE Montant du prix : 2 millions de dollarsPartage des coûts : 500 000 $Résumé du projet : L'Université de l'État du Michigan et ses partenaires développeront un carburant à l'état solide à faible coût et à zéro émission qui permet le stockage de l'énergie pendant de courtes ou de longues périodes. Ce carburant écologique peut être stocké dans un bac jusqu'à ce qu'il soit utilisé pour fournir un stockage d'énergie solaire à faible coût. Puisqu'il peut facilement être mis à l'échelle jusqu'à 100 mégawatts, ce nouveau combustible visera à être économiquement compétitif sur de longues durées et de grandes capacités.

LABORATOIRE NATIONAL DES ENERGIES RENOUVELABLES (1)

Nom du projet : Conception environnementale d'un stockage d'énergie thermique rentable, à haute température et sensible à l'aide de sous-produits industrielsEmplacement : Golden, CODOE Montant du prix : 1,7 million de dollarsPartage des coûts : 400 000 $Résumé du projet : Ce projet permettra de concevoir une structure rentable pour les réservoirs de stockage d'énergie thermique (TES) utilisant du béton composite au lieu de métaux pour aider à atteindre l'objectif de coût TES de 15 $ par kilowattheure thermique. L'équipe améliorera également la résistance mécanique et la stabilité thermique des matériaux d'isolation internes des réservoirs en créant un nouveau matériau céramique composite avec des cénosphères - de petites boules légères et creuses de silice ou d'alumine remplies de gaz - ajoutées pour empêcher le sel de s'infiltrer.

VAPEUR SOLAIRE

Nom du projet : Stockage tampon à faible coût pour les applications de vapeur industrielle solairesEmplacement : Livermore, CADOE Montant du prix : 2,5 millions de dollarsPartage des coûts : 2,5 millions de dollarsRésumé du projet : Ce projet montrera comment l'utilisation d'énormes réservoirs qui stockent normalement du gaz de pétrole liquéfié peut être utilisée pour accumuler et stocker de la vapeur générée par l'énergie solaire et utiliser cette vapeur pour les processus de fabrication. Cette technologie devrait être rentable en raison du faible coût de l'eau sous pression et de la capacité de fonctionner à des températures supérieures à 100° Celsius. De plus, l'équipe du projet dimensionnera les réservoirs pour atteindre un faible coût de stockage de l'énergie solaire thermique par gallon, et la vapeur solaire pourra être utilisée dans diverses applications industrielles.

Matériaux et fabrication

ÉNERGIE BRAYTON

Nom du projet : Caractérisation du fluage et de la fatigue des sections minces d'alliages de nickel à haute résistance dans les échangeurs de chaleur CO2 avancésEmplacement : Hampton, NHDOE Montant du prix : 700 000 USD Partage des coûts : 200 000 USD ) échangeurs de chaleur dans les centrales solaires thermiques à concentration à haute température. Cela fournira des informations sur les caractéristiques structurelles des métaux utilisés pour construire des échangeurs de chaleur et déterminera l'épaisseur de leurs composants.

PRODUITS TUBULAIRES EN CÉRAMIQUE

Nom du projet : Assemblage récepteur composite en carbure de silicium haute température pour l'énergie solaire à concentration par voie liquide fonctionnant au-dessus de 700 ° CelsiusEmplacement : Lynchburg, VADOE Montant du prix : 1,9 million de dollarsPartage des coûts : 500 000 $Résumé du projet : Cette équipe de projet développera des tubes récepteurs composites en carbure de silicium pour les récepteurs de sel de chlorure fondu et de sodium liquide dans les centrales solaires thermiques à concentration (CSP). Les tubes ont des propriétés thermomécaniques et une résistance à la corrosion supérieures aux alliages métalliques à haute température. En conséquence, la durée de vie de ces tubes pourrait augmenter, améliorant ainsi les performances du système CSP.

SYSTÈMES D'ÉNERGIE À ÉCHOGÈNE

Nom du projet : Compresseurs avancés pour cycles électriques et systèmes de stockage d'énergie basés sur le CO2Emplacement : Akron, OHDOE Montant du prix : 4,4 millions de dollarsPartage des coûts : 1,1 million de dollarsRésumé du projet : Ce projet développera un compresseur à arbre unique à grande échelle et à faible coût pour les cycles électriques au dioxyde de carbone supercritique (sCO2) et les systèmes de stockage d'énergie afin d'améliorer les performances des systèmes d'énergie solaire thermique à concentration. Les systèmes conventionnels ont plusieurs arbres mais une efficacité mécanique moindre et des coûts plus élevés. L'équipe construira et testera un prototype à l'installation d'essai de l'Université de Notre Dame.

ENTREPRISE GÉNÉRALE D'ÉLECTRICITÉ, GE RECHERCHE

Nom du projet : Modalité de fabrication de presses isostatiques à chaud Near-Net-Shape pour la réduction des coûts d'investissement sCO2 CSPLieu : Niskayuna, NYDOE Montant du prix : 2,5 millions de dollarsPartage des coûts : 600 000 $Résumé du projet : GE Research fabriquera des structures avancées de cycle d'alimentation en dioxyde de carbone supercritique (sCO2) pour les centrales CSP à partir de poudres métalliques en pressant ces poudres à des températures élevées. On estime que ce processus réduit le coût de fabrication de ces composants d'au moins la moitié et réduit les coûts d'équipement. Cela permettra une chaîne d'approvisionnement basée aux États-Unis et renforcera le rôle du pays dans la fabrication de pointe et la production d'électricité à haut rendement.

LABORATOIRE NATIONAL DES ENERGIES RENOUVELABLES (2)

Nom du projet : Comportement thermomécanique des pièces manufacturées avancées, des sous-composants et de leurs soudures pour Gen3 CSPEmplacement : Golden, CODOE Montant du prix : 2 millions de dollarsPartage des coûts : 500 000 $Résumé du projet : Ce projet développera des stratégies pour prévenir la corrosion sur les canalisations et autres surfaces métalliques qui seraient en contact avec des chlorures fondus dans les systèmes d'énergie solaire à concentration de génération 3 (Gen3 CSP). L'équipe explorera les techniques de fabrication avancées pour les composants tels que les échangeurs de chaleur ainsi que le revêtement des matériaux de tuyauterie. Cela prolongera la durée de vie des composants et des centrales CSP.

LABORATOIRE NATIONAL OAK RIDGE

Nom du projet : Réseaux de nanotubes de carbone alignés verticalement en tant que joint à brosse innovant, autolubrifiant et à haute efficacité pour les turbomachines CSPEmplacement : Oak Ridge, TNDOE Montant du prix : 1,4 million de dollars Partage des coûts : 400 000 $ une base flexible qui améliorera l'efficacité et la durabilité du joint. Le joint sera constitué d'un réseau de nanotubes de carbone alignés verticalement et utilisera un procédé de dépôt chimique en phase vapeur sans catalyseur. Le projet visera à améliorer l'efficacité des turbines et à réduire le coût de fabrication d'au moins la moitié.

UNIVERSITÉ PURDUE

Nom du projet : Échangeurs de chaleur composites céramiques résistants à l'oxydation et thermomécaniquement robustesEmplacement : West Lafayette, INDOE Montant du prix : 3,5 millions de dollarsPartage des coûts : 900 000 $Résumé du projet : Cette équipe de projet développera des échangeurs de chaleur primaires composites céramiques économiques qui sont très résistants à la corrosion par le dioxyde de carbone supercritique et le sel fondu et ne se déforment pas ou ne se fracturent pas à des températures aussi élevées que 800° Celsius. Ces échangeurs de chaleur dureront plus longtemps que les échangeurs conventionnels et amélioreront l'efficacité et la durée de vie des centrales solaires thermiques à concentration.

LABORATOIRES NATIONAUX SANDIA

Nom du projet : Vanne de sel avancée résistante au gel et aux fuites à haute températureEmplacement : Albuquerque, NMDOE Montant du prix : 2 millions de dollarsPartage des coûts : 500 000 $Résumé du projet : Cette équipe de projet développera une vanne à sel fondu robuste qui peut atténuer les fuites et le gel à des températures de fonctionnement allant jusqu'à 750 °C dans les centrales solaires thermiques à concentration. La conception utilisera des stratégies de gestion passive et active de la chaleur adaptées à différents types de vannes. Cela garantira un fonctionnement à long terme des vannes à des températures élevées, favorisera une durée de vie du système de 30 ans et réduira les charges de fonctionnement et de gestion dues au gel et aux temps d'arrêt.

Champ de collecteur CSP autonome

UNIVERSITÉ D'ÉTAT D'ARIZONA (2)

Nom du projet : Imagerie améliorée par polarimétrie vers des inspections autonomes des champs solaires et des récepteursLieu : Tempe, AZDOE Montant du prix : 2 millions de dollarsPartage des coûts : 500 000 $Résumé du projet : Ce projet développera des systèmes d'imagerie utilisant la polarimétrie, qui est la mesure de l'alignement ou de la polarisation des rayons lumineux. La polarisation de mesure a le potentiel d'être beaucoup plus sensible que les mesures optiques conventionnelles. Les systèmes d'imagerie seront suffisamment petits pour être fixés à des drones et déployés pour évaluer les performances des systèmes de capteurs solaires thermiques à concentration (CSP). Ils peuvent également être attachés aux tours électriques de la centrale CSP. L'imagerie autonome révélera les dommages et les salissures sur les miroirs collecteurs et réduira les erreurs d'alignement des miroirs, ce qui améliorera l'efficacité.

En savoir plus sur le programme de financement SETO FY2019 et les projets sélectionnés pour les sujets photovoltaïques, intégration de systèmes, innovations dans la fabrication : incubateur de matériel et équilibre des thèmes de réduction des coûts souples des systèmes.

En savoir plus sur les autres prix de l'énergie solaire thermique à concentration du bureau solaire.

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CatégoriesBrèves CSP