Les centrales nucléaires sont conçues pour produire de l’électricité de manière régulière 24 heures sur 24. Mais désormais que les centrales nucléaires partagent le réseau électrique avec des sources d’énergie renouvelable qui fluctuent selon la météo et l’heure de la journée, leur conception ne correspond plus aux besoins opérationnels modernes. Plutôt que de fonctionner en continu, les centrales nucléaires doivent gagner en flexibilité quant au moment où elles produisent de l’énergie et où elles marquent une pause.
Un groupe de chercheurs du Center for Advanced Turbomachinery and Energy Research (CATER) de l’UCF estime que la solution à ce défi réside dans le stockage d’énergie thermique (TES), un système technologique qui collecte et stocke la chaleur produite par le réacteur nucléaire jusqu’à ce qu’elle soit nécessaire.
Leurs recherches sur l’intégration du TES aux centrales nucléaires ont récemment été publiées dans le Journal of Energy Resources Technology, Part A: Sustainable and Renewable Energy. Leur étude, intitulée « Molten Salt Reactor Dispatch Optimization via Thermal Energy Storage: Coupled Thermodynamic Modeling and Rolling-Horizon Economic Analysis », combine la modélisation thermodynamique avec une analyse économique de la manière dont les centrales nucléaires peuvent fonctionner financièrement dans un marché de l’énergie en mutation.
Les auteurs de l’étude sont les assistants de recherche doctoraux Augusto Delavald Marques et Abhilash Prasad, le chercheur postdoctoral Shinjan Ghosh, le professeur associé Erik Fernandez, l’ancien étudiant Marcel Otto et le directeur du CATER Jayanta Kapat.
« Le nucléaire doit être flexible alors que les réacteurs nucléaires fonctionnent à un rythme constant, car la demande du réseau varie au cours de la journée, et cela est particulièrement prononcé dans les réseaux à forte pénétration solaire, où la demande culmine généralement vers midi et diminue vers la nuit », déclare Marques. « C’est un défi pour les centrales électriques, car elles doivent s’ajuster rapidement pour répondre à la demande du réseau. »
Les centrales nucléaires traditionnelles ne sont pas conçues pour s’arrêter et redémarrer rapidement, de sorte qu’elles doivent délibérément réduire leur production, ce qui peut solliciter les équipements, ou continuer à produire de l’électricité quand ce n’est pas nécessaire.
Mais les systèmes TES pourraient atténuer ce problème en absorbant la chaleur excédentaire produite par le réacteur nucléaire et en régulant la quantité de chaleur envoyée au réseau. L’énergie stockée dans le TES peut ensuite alimenter le réseau électrique pendant les périodes de moindre demande d’énergie.
Autre problème que les chercheurs de l’UCF estiment qu’un TES peut résoudre : celui du prix. Les prix de l’électricité peuvent varier au cours de la journée au gré des évolutions de l’offre et de la demande. En stockant l’énergie lorsque la demande et les prix sont bas et en l’utilisant lorsque la demande et les prix augmentent, cela peut, selon Ghosh, augmenter la valeur de l’électricité produite.
« À mesure que la production d’électricité renouvelable croît, le besoin de flexibilité des centrales nucléaires est devenu plus important », déclare Marques. « Le déploiement des réacteurs nucléaires de nouvelle génération aux États-Unis au cours des prochaines années, tels que les réacteurs à sels fondus, est une occasion d’incorporer le TES et d’améliorer l’intégration de l’énergie nucléaire et renouvelable sur un même réseau. »
Journal : Journal of Energy Resources Technology Part A Sustainable and Renewable Energy – Article : « Molten Salt Reactor Dispatch Optimization via Thermal Energy Storage: Coupled Thermodynamic Modeling and Rolling-Horizon Economic Analysis » – DOI : 10.1115/1.4072685
Source : UCF
