Centrale solaire thermodynamique

La Centrale solaire de THEMIS

centrale solaire à tour (Solar Two en Californie)

centrale solaire parabolique (projet DISH-STIRLING à Font-Romeu-Odeillo)

Une centrale solaire thermodynamique à concentration (ou centrale solaire thermique ou encore heliothermodynamique, en anglais CSP pour Concentrating Solar Power Plant) est une centrale qui concentre les rayons du soleil à l'aide de miroirs afin de chauffer un fluide caloporteur qui permet en général de produire de l'électricité.

Types et filières

On distingue :

• centrale à tour
• centrale solaire à miroirs cylindro paraboliques
• Les centrales Dish Stirling paraboliques
• centrale solaire à miroirs de Fresnel

Une centrale Fresnel repose sur l’utilisation de miroirs plans (ou quasi-plans)qui peuvent chacun pivoter autour d’un axe horizontal de façon à suivre la course du soleil et ainsi rediriger et concentrer de manière optimale les rayons solaires vers un tube absorbeur.

Une centrale à tour est constituée d'un champ de capteurs solaires spéciaux appelés héliostats qui concentrent les rayons du soleil. Les miroirs sont concentrés sur des tubes où un liquide caloporteur est porté à haute température. Ce liquide caloporteur envoyé dans une chaudière transforme de l'eau en vapeur. La vapeur fait tourner des turbines qui entrainent des alternateurs produisant de l'électricité.

Perspectives de marché

Selon les scénarios prospectifs établis sous l’égide de l’Agence internationale de l'énergie, le solaire thermodynamique à concentration est appelé à jouer un rôle significatif dans la production électrique mondiale à l’horizon 2050 : Ainsi : dans le scénario « BLUE Map », le solaire thermodynamique à concentration (toutes filières confondues) représenterait 5% de la production d’électricité en 2050, pour une capacité installée évaluée à 630 GW. Dans les scénarios les plus optimistes, tels que ceux établis dans le cadre du programme AIE SolarPACES, la European Solar Thermal Electricity Association et Greenpeace anticipent une capacité installée de 1500 GW au niveau mondial. Ces perspectives supposent le développement rapide d’une filière industrielle solaire thermodynamique à concentration, sachant qu’à l’heure actuelle, le parc de centrales en service comporte moins d’une vingtaine de sites au niveau mondial.

Capacité installée

En 2008, la capacité installée était évaluée à environ 431 MW, dont 420 MW en solaire thermodynamique à concentration de type cylindro-parabolique. La concrétisation des scénarios évoqués précédemment suppose un déploiement à grande échelle du solaire thermodynamique à concentration, à un rythme soutenu, soit en moyenne environ 25 GW de capacité supplémentaire par an. Le marché mondial correspondant peut être évalué entre 50 et 100 Md€ par an. A court terme, la feuille de route établie par l’AIE pour le solaire thermodynamique à concentration prévoit que la capacité installée à l’horizon 2020 pourrait atteindre 148 GW.

Centrales solaires en projet et en activité

Parmi les plus anciennes installations on trouve celle d'Albuquerque aux États-Unis d'une puissance de 5 MW (1976), celle de Luz Solar Energy en Californie d'une puissance de 354 MW (1985), Solar 2 en Californie (1996) d'une puissance de 10 MW et celle de Kramer jonction également située en Californie d'une puissance de 150 MW. En février 2006, Nevada Solar One d'une puissance de 64 MW a été mise en service à Boulder City, Nevada aux États Unis. En 2010, * Andasol I Aldeire près de Grenade en Espagne (50 MW) a été mise en service.

A travers le monde, d'autres projets sont en cours de réalisation :

• Alba Nova 1, en Corse (12MW)
• Plan Solaire Marocain, Maroc ( 2000 MW )
• Sanlucar la Major à proximité de Séville en Espagne (302 MW) ; dont 11 MW mis en service en 2007
• Shams 1, Abou Dhabi (100 MW)
• Désertec, projet visant à produire une grande partie de l'électricité des pays d'Afrique du nord et du moyen Orient

La centrale solaire américaine Solar 2 présente la caractéristique de pouvoir encore fonctionner 3 heures une fois que le soleil n'est plus là. Le stockage de l'énergie est fait non pas à la sortie du générateur sous forme électrochimique dans des batteries, mais à l'entrée du générateur sous forme de chaleur (560 degrés Celsius) dans des cuves de sels fondus^[1], ce qui permet à la centrale de continuer à fonctionner en l'absence de soleil. Cette technique est reprise dans la centrale Solar 3 en construction à Alméria en Espagne, mais cette fois l'autonomie sans soleil va passer à 16 heures, ce qui lui permettra de fonctionner nuit et jour lors des périodes de fort ensoleillement. Ce type d'installation est destiné aux régions à fort ensoleillement comme la Californie ou le sud de l'Espagne.

Stirling Energy Systems a également mis au point des capteurs paraboliques de forte puissance qui suivent le soleil dans sa course et sont en fait des mini centrales héliothermodynamiques (un Moteur Stirling entraînant un générateur électrique est placé au foyer de chaque Paraboloïde).

Tour solaire

Dans ce concept, les rayons solaires ne sont pas concentrés. L'air est chauffé par une grande surface de collecteurs (une sorte de gigantesque serre) avant de s'échapper par une grande cheminée centrale, en passant par des turbines situées à son pied. Dans le projet de Buronga (Australie), la cheminée atteindrait mille mètres de hauteur, et la surface de collecteur, sept kilomètres de diamètre.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Énergie solaire
• Énergie solaire thermique
• Centrale solaire Thémis
• Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation
• Désertec
• Photovoltaïque
• Liste des centrales solaires thermodynamiques

Liens externes

• France : centrale de Thémis
• États-Unis : Centrale Solar 2
• États-Unis : Centrales solaires dont Solar 2
• États-Unis : Capteurs helioparaboliques
• Australie Tour solaire
• Suède : stockage collectif de chaleur dans du granit
• Danemark : stockage collectif de chaleur dans du granit
• Belgique : [PDF] Centrales solaires à concentration - état de la technologie

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