Ciments du Maroc tente l'énergie solaire à concentration low-cost... sur du béton

Filiale de l'italien Italcementi, Ciments du Maroc a investi près d'Agadir 3 millions d'euros pour financer un projet révolutionnaire de parc thermo-solaire sur technologie suisse à coussin d'air et sur structure en béton. Un défi technologique et une première mondiale qui devrait être opérationnelle avant l'automne.

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Ciments du Maroc tente l'énergie solaire à concentration low-cost... sur du béton
Un défi technologique et une première mondiale

Pour un pari c'en est un ! La filiale marocaine d'Italcementi, Ciments du Maroc s'est lancé un défi audacieux en installant à l'intérieur de sa cimenterie, à 50 km d'Agadir une centrale solaire thermodynamique à concentration (CSP) d'un type révolutionnaire par sa conception. Coût de l'investissement 3 millions d'euros.

"C'est un projet pilote dont nous sommes en train de valider les différentes étapes. Il utilise une technologie novatrice qui permettra à terme de diviser à grande échelle le coût du kilowatt heure solaire par deux par rapport aux technologies CSP traditionnelles," explique à L'Usine Nouvelle Giuseppe De Beni, directeur d'Italgen une autre filiale d'Italcementi spécialisée dans l'énergie et partenaire du projet. Mais, il y a encore loin de la coupe aux lèvres. "Ce projet financé sur fonds propres de la société mère a été extrêmement coûteux pour une génération d'énergie qui restera encore modeste" précise-t-il.

FABRIQUÉ SUR SITE

Nénmoins, ce projet présente un avantage de taille : "les équipements sont fabriqués en grande partie au Maroc, pour la plupart sur le site de l’usine à ciment en utilisant des matières localement disponibles. C'est la première application d'une machine entièrement construite en béton et intégrant des modules solaires," indique Giuseppe De Beni.

Traditionnellement, la technologie solaire thermique CSP (Concentrating Solar Power) est un dispositif qui concentre les rayons du soleil à l'aide de miroirs high tech disposés sur des supports mobiles et faisant chauffer un fluide qui permet ensuite la production d'électricité via une turbine et un alternateur.

Sur le projet de Ciments du Maroc, l'air chaud produit dans les modules CSP va venir, en fait, soutenir un circuit existant de production d'électricité via un turbo-alternateur qui utilise la chaleur du four de la cimenterie.

La technologie développée par la société suisse Airlight Energy Group sur le site d'Ait Baha près d'Agadir possède plusieurs différences de taille comparéé à un système CSP classique. (voir document détaillé ci-dessous)

Première d'entre elles, son immense structure est constituée d'arc de béton fabriqués sur place et non d'une structure métallique préfabriquée en usine. Chez Ciments du Maroc, le système est formé de trois lignes support de 11 m de large sur 215 m de long (voir photos ci-dessous). Au total, la structure de chaque ligne comprend 140 éléments préfabriqués nécessitant 800 mètres cubes de béton pour un poids d'environ 2 000 tonnes. Ces supports en béton pivotent pour suivre la course du soleil.

Les miroirs attachés aux poutres en béton, quant à eux, sont des films souples de PET (Mylar) aluminisés au lieu des coûteux et traditionnels miroirs en verre plat rigide ou incurvé.

Grande particularité du système d'Airlight, les miroirs souples reposent sur un support en fibre de verre fixé à la structure en béton mais sont surtout enfermés dans une grande "bulle" en surpression pneumatique en film plastique ETFE. Ils sont tendus sous leur forme concave par l'effet de la pression à l'intérieur de cette bulle. L'extérieur du film plastique de la bulle étant lui traité pour repousser la poussière (cauchemar de tout système CSP).

Le récepteur de chaleur quant à lui (situé lui aussi à l'intérieur de cette bulle en film plastique) est formé pour l'essentiel d'un tube en acier inox assemblé sur place au lieu du complexe collecteur en acier-verre sous vide habituellement fabriqué en usine.

Une puissance thermique de pointe de 3 800 kWh

Enfin, à cela s'ajoute une dernière originalité du système. Une partie de la chaleur véhiculée par l'air chauffé jusqu'à 600°C est stockée dans un dispositif des plus basiques composé d'un réservoir en béton rempli de simples pierres, disponibles localement, et non d'un système à huile ou sel fondu qui devrait être importé. L’air brulant qui provient du récepteur réchauffe les pierres pendant la journée. La nuit, le flux d’air est inversé et les pierres ayant accumulé la chaleur la relâchent permettant le soutien au circuit de production d'électricité. Le rendement solaire-thermique moyen du système est chiffré à 50% par Airlight.

Au total, la puissance thermique de pointe des trois modules s'élève à 3 800 kWh est développée sur 6 000 m², profitant des conditions favorables d'ensoleillement du Souss marocain évaluées à près de 2 400 kWh/m²/an.

On estime que l’augmentation de la production électrique du turbogénérateur existant montera à environ un million kWh, équivalent à une puissance électrique moyenne de 150 kW.

Une technologie de pointe et des coûts réduits
L'usine située dans la plaine de Chtouka près d'Agadir, Ait Baha dispose d’une capacité de production de 1,6 million de tonnes de clinker et de 2,2 millions de tonnes de ciments par an extensible au double. Elle emploie 200 salariés et a généré 800 emplois indirects. Le terrain et les infrastructures sont mis à la disposition d'Italgen par Cimar qui profitera à l'avenir de l'électricité produite.
La technologie CSP d'Aït Baha est conçue de manière à minimiser les coûts de production en recourant à des matériaux simples. "Alors que le prix de la technologie CSP traditionnelle se situe entre 180 et 200 euros le MWh, on estime que la technologie Aït Baha, sur grande échelle peut baisser de 110 à 120 euros ce MWh" précise à L'Usine Nouvelle le management d'ITG.

800 tonnes de co² ÉvitÉs

Pour cela, il faudra d'abord valider de façon industrielle cette installation hors norme. Le projet qui a démarré fin 2012 arrive cette année dans sa phase finale. "Nous terminons à la mi-mars la construction du premier des trois modules initialement prévu. Nous allons passer à la phase d'exploitation commerciale dès que tous les modules seront mis en place d'ici à la fin de l'été après une période d'ajustement d'environ 6 mois." précise De Beni.

Selon Airlight, ce projet nécessite pour la production d'électricité, un ensoleillement minimum de 2 000 kWh/m²/an comme au Maroc, mais ce système pourrait être déployé dans des zones moins ensoleillées pour sa seule production de chaleur cette fois et par exemple pour chauffer des serres agricoles.

Nasser Djama avec Pierre-Olivier Rouaud

Le deuxième producteur de ciments du pays
Filiale d'Italcementi Group, Ciments du Maroc est le deuxième cimentier du pays derrière Lafarge Maroc. Il dispose de 3 usines à Ait Baha (Agadir), Had Hrara (Safi) et M'zoudia (Marrakech), un centre de broyage à Laayoune et un autre d'ensachage à Jorf Lasfar. Environ un millier de personnes se répartissent à Ciments du Maroc les activités de Ciment et Matériaux.

VUE SUR LE SITE D'AIT BAHA

VUE SUR LA STRUCTURE EN BETON

VUE SUR LA POUTRE PRINCIPALE EN BETON

VUE FINALISEE DU PROJET CSP AIT BAHA

SCHEMA DE CAPTATION PARABOLIQUE (la zone en vert est l'intérieur de la "bulle plastique")

SCHEMA GENERAL DE FONCTIONNEMENT

Présentation du système CSP par la société suisse Airlight Energy Mars 2014 by usinemaroc

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