Le solaire thermodynamique en 2016

Le solaire thermodynamique

Le contexte 

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L’énergie solaire thermodynamique s’inscrit dans le cadre du développement des énergies renouvelables. Elle utilise le rayonnement solaire et ne produit donc ni déchet, ni gaz à effet de serre, et se trouve être très largement disponible à l’échelle mondiale.

Comme nous avons pu le relever, les énergies renouvelables sont amenées à se développer dans les prochaines années, ou décennies, et constituent une part croissante des nouveaux investissements dans le secteur énergétique. Que ce soit à l’échelle européenne, avec les engagements pris pour 2020, 2025 ou encore 2030, ou désormais au niveau mondial, on assiste à une certaine convergence dans des politiques énergétiques et une volonté apparente d’œuvre en faveur de la transition énergétique et de mettre en place des moyens et des outils pour cela (Cop21, tarification carbone, fonds verts ou fonds de développement etc …).

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Si de nombreux projets sont déjà en cours de lancement ou en projet à travers le monde, à l’image de celui de l’Arabie Saoudite, qui prévoit la réalisation de 25 000 MW de centrales solaires thermodynamiques d’ici à 2030, la filière est encore en cours de consolidation et on attend des baisses notables de coûts de production dans les années à venir, dû aux effets d’apprentissages, effets d’échelles et à d’avantage de recherche et développement.

A l’heure actuellement, le coût moyens de production d’électricité de cette filière s’établit autour de 168 $/MWh en 2015 (Source : AIE), là où celui de l’énergie photovoltaïque classique oscilles aux alentours de à 80$/MWh. Cependant, contrairement au photovoltaïque qui peut perdre 80% de sa production en quelques secondes lors de passages nuageux, les centrales solaires thermodynamiques profitent des propriétés thermiques de leurs installation (Elles conservent un certain temps la chaleur emmagasinée) ce qui permet de limiter l’intermittence. Elles peuvent stocker cette chaleur plusieurs heures et ainsi continuer de produire de l’énergie même lorsque l’ensoleillement n’est plus présent (en journée, mais aussi au coucher du soleil). Elles peuvent donc produire plus longtemps que le photovoltaïque, et de manière beaucoup plus stable et participable.

La technologie utilisée

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Les centrales solaires à concentration cylindro-parabolique 

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Les centrales de ce type se composent de longues rangées de miroirs « courbés » (cylindro-paraboliques), qui reflètent les rayons et le concentrent sur un tube récepteur dans lequel circule un fluide caloporteur, porté à très haute température (400° environ). L’installation tourne autour d’un axe de manière à s’orienter en fonction des rayons du soleil, pour suivre sa course toute au long de la journée. Des échangeurs de chaleurs produisent ensuite de la vapeur à très haute pression (100 bars) qui actionne des turbines ou un générateur électrique.

Cette technologie est la première à avoir atteint le stade de l’exploitation commerciale et est la filière la plus mature. Elle constitue en 2011 plus de 95% des installations thermodynamique solaire opérationnelles, et c’est également la technologie privilégiée pour une grande part des centrales en construction et en projet. En effet, elle bénéficie, du retour d’expérience de nombreux projets déjà en activité, comme ceux de Californie, depuis plus de 30ans par exemple.

Le liquide calorifique le plus couramment utilisé est une huile, mais les propriétés chimiques de celle-ci sont contraignantes. Elle ne peut pas excéder 400° (sinon elle se dégrade) et ne doit pas descendre en dessous de 12° sinon elle se solidifie (Ce qui implique de devoir prévoir des moyens de réchauffages pour les périodes hivernales ou la nuit, à l’aide d’un complément en énergie fossile). Des améliorations technologiques sont cependant en développement, reposant notamment dans l’utilisation d’autres fluides caloporteurs (Sels fondus).

Les centrales solaires à miroirs de Fresnel

Ces centrales reposent sur le même principe que celles cylindro-parabolique, mais tentent de corriger les surcoûts très importants engendrés par la mise en forme du verre de ces dernières. Elle propose de se rapprocher de la forme parabolique des panneaux par une succession de plusieurs miroirs tous inclinés légèrement différemment pour concentrer en permanence les rayons solaires vers un tube absorbeur, et pouvant eux-aussi pivoter au fur et à mesure de la course du soleil.

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