Energies d’avenir / Les centrales solaires thermodynamiques

l’énergie solaire concentrée a un avantage certain sur les énergies éolienne et photovoltaïque. Elle peut être stockée sous forme de chaleur pendant 12 heures à 17 h comme au Chili (en utilisant du sel fondu, de la pierre et de l’air, ou des matériaux à changement de phase), ce qui permet d’alimenter le réseau en fonction des besoins. Elle peut donc concurrencer l’énergie tirée des combustibles fossiles et l’énergie nucléaire d’autant que le coût d’entretien des centrales nucléaires vieillissantes et le coût de leur démantèlement va sérieusement augmenter le coût théorique de ces dernières (*). L’autre avantage du solaire thermique à concentration est de pouvoir faire de la cogénération, c’est-à-dire récupérer la chaleur produite par la turbine. Une fois récupérée, cette chaleur peut par exemple servir à dessaler l’eau de mer, ce qui s’avère très intéressant pour le potentiel de fabrication d’hydrogène vert dans les pays qui ont à la fois des déserts et un littoral maritime.

Comment fonctionne t’elle?

Comme une centrale électrique traditionnelle, une centrale solaire à concentration alimente une turbine à vapeur pour produire de l’électricité, mais en utilisant la lumière du soleil. Les technologies éprouvées sont notamment les capteurs de forme parabolique, les centrales à tour et les systèmes linéaires de Fresnel qui chauffent l’eau jusqu’à des températures de 370 °C en boucle fermée pour produire de la vapeur ou bien produisent directement de la vapeur à des températures allant jusqu’à 500 °C.

https://youtu.be/LnYfhu2Kpag

Ou installer ces centrales?

il est pertinent de construire des centrales thermiques à concentration dans des pays qui peuvent recevoir un ensoleillement supérieur à 2000 kWh/m²/an. Le solaire thermodynamique peut par exemple être installé aux États-Unis, dans les pays de la péninsule arabique, en Australie, en Afrique du nord et en Afrique du sud. Mais dans de nombreux pays ne remplissant pas les critères d’ensoleillement, le solaire thermique à concentration ne constitue pas une filière d’avenir pour l’énergie.

Comme les systèmes à concentration focalisent les rayons solaires, ils ne sont envisageables que dans les régions où l’irradiation directe est importante, c’est-à-dire dans les zones arides et tropicales où l’ensoleillement direct est supérieur à 2.000 kWh/m²/an. Les meilleurs sites reçoivent un rayonnement de l’ordre de 2.800 kWh/m²/an. Ils sont situés au sud-ouest des États-Unis, au nord du Chili et de l’Argentine, en Afrique du nord et du sud, dans la péninsule arabique, en Iran et en Afghanistan, au Pakistan, au nord-est de l’Inde et en Australie.

La maîtrise de cette ressource solaire est donc vitale pour les pays du Moyen- Orient (comme le Liban) et de l’Afrique du Nord (comme le Maroc) qui importent 97 % de l’énergie dont ils ont besoin.

En France, le solaire thermique n’a pas pu s’imposer économiquement, échec probablement lié au choix du tout nucléaire. La centrale solaire Thémis située à Targasonne (Pyrénées-Orientales) avait pourtant démontré son efficacité technique après avoir été lancée en 1983 et abandonnée 3 ans après avec pour raison un manque de rentabilité. Sa tour de 105 mètres de hauteur et ses 195 héliostats installés sur 102 hectares produisaient 670 kwc (la consommation d’environ 500 foyers domestiques). La technique de stockage par sels fondus (mélange de nitrate de potassium et nitrate de sodium fondu) pour stocker l’énergie et lisser ainsi la production électrique sur 24 heures pourrait permettre à la technologie solaire thermique de pouvoir enfin se développer. De nouveaux projets peuvent être envisagés en France dans des régions ou l’ensoleillement est égal ou supérieur à 300 jours/ an mais ils sont fortement concurrencés par la baisse du coût du solaire photovoltaïque.

Chaque pays a un potentiel d’énergies renouvelables en fonction de sa situation géographique. Sur cette carte, nous voyons bien le potentiel important pour l’énergie solaire en Afrique du Nord et pour tout le bassin méditerranéen. La corse fait partie de ces zones à fort potentiel ou un 100% de production solaire (Thermodynamique et photovoltaïque) est envisagé à l’horizon 2050.

“Cerrado dominador” au Chili

Ce projet, baptisé “Cerrado dominador” (la colline dominante), installé dans le désert d’Atacama au nord du pays a la particularité de pouvoir fonctionner 24h/24, même en l’absence de soleil, car les sels fondus génèrent de l’énergie pendant 17,5 heures.

Il va permettre d’économiser plus de 600.000 tonnes d’émissions de CO2 par an. C’est l’équivalent de ce qu’émettent 300.000 voitures en un an.

Cette infrastructure est combinée à une centrale photovoltaïque adjacente, et les deux fournissent ensemble un total de 210 mégawatts d’énergie renouvelable.

Sur une zone circulaire de plus de 700 hectares, 10.600 miroirs entourent une tour de 250 mètres de hauteur dont le sommet est bombardé par les rayons du soleil.

Un réservoir contenant des sels fondus est ainsi chauffé à plus de 560 degrés pour produire de la vapeur qui entraîne une turbine générant 110 mégawatts d’électricité propre.

Le Chili était un pays pauvre en énergies du passé avec peu de pétrole, peu de charbon, peu de gaz, mais est immensément riche en énergies du futur. Les déserts de ce pays ont le rayonnement le plus élevé du monde, les meilleurs vents du monde, l’énergie géothermique qui provient des volcans, l’énergie marémotrice qui provient de la mer. Le Chili souhaite devenir une référence dans la production d’hydrogène vert (hydrogène produit partir d’énergies renouvelables), qui fait l’objet d’un large consensus dans le monde en tant que combustible destiné à remplacer les combustibles fossiles polluants.

https://youtu.be/cj6ZfIpOars

(*) Le coût des centrales solaires à concentration

La courbe des coûts de production de l’énergie solaire par concentration est actuellement à la baisse. Il ressort de la comparaison entre le coût de construction d’une centrale solaire à concentration de 100 MW avec une capacité de stockage de 6 heures (0,14 centimes de dollar par kilowatt-heure (kWh)) et celui d’une centrale nucléaire (0,17 à 0,22 centimes de dollars par kWh au minimum) que l’installation de la première est moins onéreuse et qu’elle est aussi plus rapide et plus propre.

À la fin de sa durée de vie, l’usine entière peut être démantelée en quelques mois et les coûts y afférents sont compensés par la valeur des déchets de métal récupérés tandis que les coûts de fermeture d’une centrale nucléaire peuvent aller de 100 millions à 17 milliards de dollars.

Source : https://www.notre-planete.info/actualites/2705-energie_solaire_concentration

Selon la Cour des Comptes, la rénovation de l’ensemble du parc nucléaire français coûterait plus de 90 milliards d’euros. Ainsi, l’ONG a chiffré le coût moyen de production d’une ancienne centrale rénovée à 133 €/MWh, tandis que le prix du mégawattheure produit par une centrale lambda était d’environ 59,8 € en 2013. Ce coût ne fait qu’augmenter car EDF répercute déjà les investissements nécessaires à la rénovation des centrales vieillissantes. Ainsi, le tarif du mégawattheure a subi une hausse de plus 20 % car il était de 49,6 € en 2010.Les coûts réels de production du nucléaire ne sont pas publics en France, mais relèvent du secret d’Etat.

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