Brevet FR2269039A1 — publié le 19751121

La présente invention concerne un procédé pour stocker, concentrer et transporter l'énergie solaire0 On connait de nombreux procédés permettant dtuti- liser énergie solaire directement recueillie, par exemple pour le chauffage , ou des dispositifs permettant de transformer cette énergie en énergie électrique. Cependant, les différents dispositifs connus, s'ils permettent une transformation et une utilisation de lténer- gie solaire sous d'autres formes ne permettent ni son transport, ni sa concentration, ni son stockage pour une longue durée. Ta présente invention se propose de créer un procédé permettant de stocker et transporter 1'énergie solaire recueillie en un lieu où elle est abondante. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour stocker, concentrer et transporter de l'énergie solaire sous la forne d'un corps M, caractérisé en ce qu'on fait subir & un corps M un cycle fermé dans lequel la combinaison chimique MO de ce corps M avec un autre corps O fournit l'énergie solaire stockée dans le -corps M qui est régénéré ensuite dans un four solaire. Ainsi, il est possible de stocker l'énergie solaire recueillie dans un pays P1 ensoleillé par exemple et de transporter cette énergie, sous forme d'aluminium par exemple, dans nos pays P2 - après combustion de ce corps et libération de 1'énergie emmagasinée, l'oxyde produit est retourné dans le pays P1 pour subir une régénération dans un four solaire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé ci-aprcs et à l'aide du mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure unique montrant le four solaire de réduction de l'alumine. Le procédé pour stocker, concentrer et transporter lténergie-solaire a pour origine deux réactions chimiques connues qui sont, d'une part, la combustion ou oxydation d 'un corps M par l'oxygène de l'air, réaction exothermique symbolisée par calorie et,d'autre part, la réduction de l'oxyde, ainsi formé, par un réducteur tel que le carbone ou l'hydrogène, réduction s'effet tuant généralennt å haute température et symbolisée par De nombreux corps M sont susceptibles de réaliser ces deux réactions, mais, sans pour cela diminuer la généralité de l'exposé, le procédé de stockage de l'énergie solaire sera décrit au moyen du corps M = aluminium et du corps C = carbone. En effet, la réaction 1 de combustion, dans le cas de ltaluminium, s'écrit comme suit 2 Al + 3 0 ~~~~y Al 03 + Q calorie (1) Ce combustible peut être introduit dans une chaudière d'un chauffage quelconque et dégage 7 000 calories par gramme environ. Il peut brûler lentement ou très vivement suivant la quantité d'air qu'on lui apporte, il ne pollue pas l'atmosphère par des corps nocifs comme l'oxyde de carbone CO, il a des cendres solides et le peu de poussière d'alumine éven- tuellement entraîné par l'air en excès peut être avantageusement récupéré par dépoussièrage. De plus, les adaptations des chau dières actuelles & A une tel combustible sont d'une technnologie banale. Le procédé de stockage et de concentration de l'énergie solaire consiste à régénérer l'aluminium à partir de l'alumine obtenue par la combustion de ce dernier dans une chaudière, la réaction de réduction 2 de l'alumine étant, de façon connue Cette réaction est facile à réaliser à une température supérieure à celle du point de fusion de l'alumine (20560 C sous la pression atmosphérique). Il est connu que, pour obtenir de l'aluminium, il faut faire appel à un capteur noh métallique tel que le carbure de silicium ou le carbure d'aluminium. L'énergie thermique nécessaire à la réaction de réduction 2 est fournie , suivant le procédé, dans un four solaire. En effet, un four solaire, convenablement construit et entretenu, donne au foyer une température de 2 500 à 3500 . Un four de 50 kw est capable de fondre 15 kg d'alumine par heure. Par addition de charbon en poudre, en atmosphère neutre, l'aluminium volatisé se dépose sur un collecteur en carbure d'aluminium ou de silicium. La réaction dégage de l'oxyde de carbone, gaz combustible que l'on recueillera par ailleurs. )L'aluminium ainsi produit par la réaction de réduction dans le four solaire sera à nouveau brûlé dans une chaudière pour produire de l'alumine et libérer l'énergie solaire emmagasinée. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit , se compose dtun miroir parabolique concentrant le rayonnement solaire dans un four qui comprend un laboratoire A constitué par un réfractaire à haut point de fusion. Ce laboratoire est alimenté, d'une part, par une arrivée E de poudre d'alumine, d'autre part, par une arrivée F de poudre de charbon (ou dtun autre réducteur, solide ou gazeux, hydrogène par exemple). Le mélange tombe dans le rayonnement solaire concentré B, au ni veau du laboratoire A. La réaction 2, ci-dessus décrite, a alors lieu et l'aluminium volatilisé est récolté par les pièces en canes, par exemple en carbure de silicium ou d'aluminium C tournait autour d'axes et entrainés par des moteurs. Des peignes-racloirs D, situés sur les parties latérales du four, extraient ltalu- minium déposé sur les canes C, qui est évacué par le canal G, la forme de la partie inférieure du four étant telle qu'elle facilite la descente gravitaire de la poudre d'aluminium. Bien entendu, l'ensemble du four est étanche pour que la réaction se déroule en atmosphère neutre ou mieux réductrice. A la partie supérieure du four, un verre H de silice ou trempe permet l'entrée du rayonnement solaire et est serti sur l'enveloppe latérale J, lsensemble étant étanche à l'air ; les canaux G et K pernettent d'ailleurs un remplissage du four avec un gaz neutre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de llinven- tion. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS l ) Procédé pour stocker, concentrer et transporter de l'énergie solaire sous la forme d'un corps M, caractérisé en ce qu'on fait subir à ce corps M un cycle fermé dans lequel la combinaison chimique MO de ce corps M avec un autre corps O fournit l'énergie solaire qui est stockée dans le corps M, énergie régénérée ensuite dans un four solaire. 2 ) Procédé caractérisé en ce que le cycle fermé se compose d'une combustion d'un corps M avec l'oxygène O et d'une régénération à haute température à l'aide d'une réduction de ce corps M dans un four solaire. 30) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'énergie solaire est stockée dans l'aluminium en poudre dont la combustion libère le stock d'énergie et dont la régénération est effectuée par réduction de l'alumine produite dans un four solaire. 4 1 Installation pour la mise en oeuvre du procédé, selon la revendication l, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un four à fusion d'alumine constitue en réfractaire à haut point de fusion, de pièces en carbure de silicium ou d'aluminium tournant autour d'axes et entraînés par des moteurs, de peignes-racloirs pour extraire l'aluminium vaporisé et déposé sur les pièces de carbure, des organes d'alimentation en poudre d'alumine et en poudre de charbon et d'évacuation de l'aluminium récolté sur les peignes, et des produits gazeux de la réaction.