Le fluide caloporteur fait référence à un mélange conçu de produits chimiques qui collectent et transportent la chaleur. Ces fluides sont l’une des technologies clés qui rendent possible la production d’électricité à partir d’un système d’énergie solaire à concentration (CSP). De multiples critères de fonctionnement doivent être déterminés dans le choix d’un fluide caloporteur adapté.
Dans les systèmes d’énergie solaire à concentration (CSP), une technologie avancée d’énergie solaire, l’énergie lumineuse est convertie en chaleur. Il s’agit d’une distinction par rapport aux systèmes d’énergie solaire photovoltaïque, où l’énergie lumineuse, captée par des cellules photoélectriques, produit directement de l’électricité. Dans un processus CSP, la lumière est concentrée par des miroirs qui concentrent la lumière solaire réfléchie sur les récepteurs, des tubes à travers lesquels le fluide caloporteur circule. Les fluides chauds sont ensuite acheminés vers la centrale électrique.
Une configuration CSP utilise des miroirs paraboliques disposés en rangées exceptionnellement longues qui ressemblent aux lames de gros chasse-neige d’autoroute. Le fluide caloporteur se déplace le long des centres horizontaux des miroirs, gagnant de la chaleur lorsqu’il se déplace d’un miroir à l’autre. D’autres configurations utilisent des miroirs plats circulaires qui concentrent la lumière sur des récepteurs enfilés au-dessus des miroirs. Souvent, les systèmes ont une fonction de suivi solaire, où les miroirs peuvent suivre le mouvement du soleil dans le ciel.
Le fluide chaud est pompé vers une centrale électrique à turbine à vapeur. Là, le fluide chauffe l’eau, prenant la place du combustible dans la centrale électrique traditionnelle à combustible fossile. Le circuit d’eau bouillante est identique, à l’exception de la variation de conception de l’échangeur de chaleur entre le fluide caloporteur et l’eau. Il n’y a pas besoin d’un collecteur de gaz et de mécanismes d’échappement.
L’utilisation du fluide caloporteur est remarquable pour deux raisons. Dans ce schéma, aucun carburant n’a été consommé; l’énergie venait de la lumière du soleil. Il n’y a donc pas de sous-produits de combustion à traiter. Le CSP présente les avantages du combustible solaire des centrales photovoltaïques, mais peut potentiellement atteindre des rendements plus élevés et des rendements électriques supérieurs.
Deuxièmement, la chaleur était littéralement acheminée d’un endroit à un autre. Les ingénieurs pensent généralement que la chaleur est un déchet ou un sous-produit, mais pas le vecteur d’énergie. La chaleur conduit si facilement à travers les parois des tuyaux et les conduits qu’elle ne peut pas être facilement transportée et qu’il est préférable de l’utiliser sur le site de production. L’utilisation de fluides caloporteurs avancés rend possible le transport de la chaleur.
Les fluides caloporteurs doivent être soigneusement conçus pour avoir une capacité calorifique élevée, une stabilité thermique élevée et une large plage de températures de fonctionnement. Ils doivent soit rester liquides, soit conserver des propriétés compatibles avec le système en tant que gaz. Un fluide caloporteur typique a des spécifications de fonctionnement de 12oC à 400oC (54oF à 752oF).