De nouvelles avenues pour le stockage de l'énergie thermique (tes) doivent être étudiées en raison du manque de compétitivité des technologies d'énergie solaire concentrée (CSP). Des solutions doivent être trouvées pour remplacer les réservoirs de sel fondu qui ont un impact économique majeur et sont difficiles à entretenir en raison de problèmes de corrosion. En ce sens, le béton représentait un candidat attrayant en prouvant un excellent tes sensible en CSP. Cependant, sa phase principale, en ciment Portland (PC), a des conséquences environnementales importantes. La production de PC est connue pour émettre des niveaux élevés de gaz polluants, en particulier le CO2. On estime qu'il est responsable de 5 % à 7 % des émissions mondiales de CO2, ce qui en fait un contributeur majeur au changement climatique. Ce travail présente des matériaux cimentaires plus verts, fabriqués à partir de ciments alcalins et de ciments hybrides, destinés à être utilisés comme supports tes alternatifs respectueux de l'environnement dans les usines CSP. Une campagne expérimentale est présentée qui montre que ces matériaux éco-efficaces peuvent avoir de meilleures propriétés mécaniques, que le mortier PC ordinaire, lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées, en plus, peuvent offrir des améliorations de leurs propriétés thermiques (conductivité thermique ou chaleur spécifique). La deuxième partie du travail est consacrée aux simulations par éléments finis, dans le but de trouver la meilleure configuration, en termes de sélection des matériaux et de géométrie, qui sont plus efficaces que le système tes. Les travaux montrent les avancées suivantes dans la technologie CSP en utilisant des liants alternatifs respectueux de l'environnement : le volume d'installation peut être réduit de 17 % par rapport à un réservoir de sel fondu, tandis que la surface de l'échangeur de chaleur peut être redimensionnée de 29 % par rapport au système de référence utilisant un PC. Ces améliorations permettent des variations plus importantes de l'efficacité opérationnelle et des capacités dynamiques du CSP et représentent des progrès importants vers le développement de technologies CSP plus efficaces et durables.

Es necesario investigar nuevas vías para el almacenamiento de energía térmica (tes) debido a la falta de competitividad de las tecnologías de energía solar concentrada (CSP). Se deben encontrar soluciones para reemplazar los tanques de sal fundida que tienen un gran impacto económico y son difíciles de mantener debido a problemas de corrosión. En este sentido, el concreto representó un candidato atractivo al demostrar una excelente tes sensible en CSP. Sin embargo, su fase principal, hecha de cemento Portland (PC), tiene importantes consecuencias ambientales. Se sabe que la producción de PC emite altos niveles de gases contaminantes, en particular CO2. Se estima que es responsable de entre el 5% y el 7% de las emisiones de CO2 del mundo, lo que lo convierte en un importante contribuyente al cambio climático. Este trabajo presenta materiales cementosos más verdes, hechos de cementos alcalinos y cementos híbridos, para ser utilizados como medios alternativos de tes ecológicos en plantas CSP. Se presenta una campaña experimental que muestra que estos materiales ecoeficientes pueden tener mejores propiedades mecánicas, que el mortero PC ordinario, cuando se expone a altas temperaturas, además, puede ofrecer mejoras de sus propiedades térmicas (conductividad térmica o calor específico). La segunda parte del trabajo está dedicada a las simulaciones de elementos finitos, con el objetivo de encontrar la mejor configuración, en términos de selección de materiales y geometría, que sean más eficientes como sistema tes. El trabajo muestra los siguientes avances en la tecnología CSP mediante el uso de aglutinantes alternativos ecológicos: el volumen de instalación se puede reducir en un 17%, en comparación con un tanque de sal fundida, mientras que la superficie del intercambiador de calor se puede redimensionar en un 29%, en comparación con el sistema de referencia que utiliza PC. Estas mejoras permiten variaciones más amplias en la eficiencia operativa y las capacidades dinámicas de la CSP y representan un progreso importante hacia el desarrollo de tecnologías de CSP más eficientes y sostenibles.

New avenues for thermal energy storage (TES) need to be investigated due to the lack of competitiveness of concentrated solar power (CSP) technologies. Solutions must be found to replace molten salt tanks which have a major economic impact and are difficult to maintain due to corrosion problems. In this sense, concrete represented an attractive candidate by proving excellent sensible TES in CSP. However, its main phase, made of Portland cement (PC), has significant environmental consequences. The production of PC is known to emit high levels of polluting gases, particularly the CO2. It is estimated to be responsible for between 5% and 7% of the world's CO2 emissions, making it a major contributor to climate change. This work presents greener cementitious materials, made of alkaline cements and hybrids cements, to be used as alternative eco-friendly TES media in CSP plants. An experimental campaign is presented which shows that these eco-efficient materials can have better mechanical properties, than the ordinary PC mortar, when exposed to high temperatures, in addition, can offer improvements of their thermal properties (thermal conductivity or specific heat). Second part of the work is devoted to Finite Element simulations, with the aim to find the best configuration, in terms of selection of materials and geometry, which are more efficient as TES system. The work is showing the following advancements in CSP technology by using alternative eco-friendly binders: the installation volume can be reduced by 17%, compared to a molten salt tank, while the heat exchanger's surface area can be resized by 29%, compared to the reference system using PC. These improvements enable wider variations in CSP operational efficiency and dynamic capabilities and represent important progress towards developing more efficient and sustainable CSP technologies.

يجب التحقيق في طرق جديدة لتخزين الطاقة الحرارية (TES) بسبب الافتقار إلى القدرة التنافسية لتقنيات الطاقة الشمسية المركزة (CSP). يجب إيجاد حلول لتحل محل خزانات الملح المنصهر التي لها تأثير اقتصادي كبير ويصعب الحفاظ عليها بسبب مشاكل التآكل. وبهذا المعنى، مثلت الخرسانة مرشحًا جذابًا من خلال إثبات أنها تجربة معقولة ممتازة في مجال الطاقة الشمسية المركزة. ومع ذلك، فإن مرحلته الرئيسية، المصنوعة من أسمنت بورتلاند (PC)، لها عواقب بيئية كبيرة. من المعروف أن إنتاج PC ينبعث منه مستويات عالية من الغازات الملوثة، وخاصة ثاني أكسيد الكربون. ويقدر أنها مسؤولة عن ما بين 5 ٪ و 7 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم، مما يجعلها مساهما رئيسيا في تغير المناخ. يقدم هذا العمل مواد أسمنتية أكثر اخضرارًا، مصنوعة من الأسمنت القلوي والأسمنت الهجين، لاستخدامها كوسيط TES بديل صديق للبيئة في محطات الطاقة الشمسية المركزة. يتم تقديم حملة تجريبية توضح أن هذه المواد ذات الكفاءة البيئية يمكن أن يكون لها خصائص ميكانيكية أفضل، من ملاط PC العادي، عند تعرضها لدرجات حرارة عالية، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تقدم تحسينات في خصائصها الحرارية (الموصلية الحرارية أو الحرارة النوعية). الجزء الثاني من العمل مخصص لمحاكاة العناصر المحدودة، بهدف العثور على أفضل تكوين، من حيث اختيار المواد والهندسة، والتي هي أكثر كفاءة كنظام TES. يُظهر العمل التطورات التالية في تقنية الطاقة الشمسية المركزة باستخدام مواد رابطة بديلة صديقة للبيئة: يمكن تقليل حجم التركيب بنسبة 17 ٪، مقارنة بخزان الملح المنصهر، في حين يمكن تغيير حجم مساحة سطح المبادل الحراري بنسبة 29 ٪، مقارنة بالنظام المرجعي باستخدام الكمبيوتر. تتيح هذه التحسينات اختلافات أوسع في الكفاءة التشغيلية والقدرات الديناميكية للطاقة الشمسية المركزة وتمثل تقدمًا مهمًا نحو تطوير تقنيات أكثر كفاءة واستدامة للطاقة الشمسية المركزة.