L’énergie solaire par concentration Depuis des millénaires, on concentre la lumière du soleil pour produire de lénergie. Archimède, dit-on, a mis le feu à la flotte de lenvahisseur romain en 212 av. J.-C. à laide de boucliers polis. Au XVe siècle, Léonard De Vinci soudait le cuivre à laide de grands concentrateurs solaires. Mais ce nest que dans les 200 dernières années que les scientifiques ont commencé à caresser lidée de construire des collecteurs solaires pour générer de la chaleur autrement quen faisant du feu — et des progrès véritables dans le domaine de lénergie solaire par concentration nont commencé à être enregistrés que vers la fin du XXe siècle. Cest dans les années 1860 que les turbines commencèrent à tourner lorsque les inventeurs français Auguste Mouchet et Abel Pifre construisirent les premiers moteurs solaires ; mais 130 ans sécoulèrent avant que le premier de ces moteurs soit connecté à un réseau. Un miroir parabolique impressionnant de 8 étages capable de produire 1 mégawatt (MW) fut inauguré en France en 1969, mais il fallut attendre encore 16 ans pour que la première centrale solaire à concentration voie le jour — en Californie. Comparée à dautres énergies renouvelables, comme léolien et le photovoltaïque solaire, lénergie solaire par concentration a été longue à prendre son essor. Lampleur même des équipements et des investissements nécessaires pour alimenter le réseau public, le risque perçu par linvestisseur associé au manque de soutien des pouvoirs publics aux technologies nouvelles, et linstabilité économique y faisaient obstacle. Les centrales solaires à concentration prévues dans le monde représentent actuellement une capacité de production de quelque 1,8 GW et dautres sont planifiées dans 16 pays pour produire 14 GW de plus. Ce nest peut-être pas beaucoup en comparaison de la capacité mondiale de production dénergie éolienne prévue en 2010 et correspondant à près de 200 GW, mais lénergie solaire concentrée a un avantage certain sur les énergies éolienne et photovoltaïque : elle peut être stockée sous forme de chaleur pendant 12 heures (en utilisant du sel fondu, de la pierre et de lair, ou des matériaux à changement de phase), ce qui permet dalimenter le réseau en fonction des besoins ; elle peut donc concurrencer lénergie tirée des combustibles fossiles et lénergie nucléaire. La courbe des coûts de production de lénergie solaire par concentration est actuellement à la baisse. Il ressort de la comparaison entre le coût de construction dune 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 dune centrale nucléaire (0,17 à 0,22 centimes de dollars par kWh au minimum) que linstallation de la première est moins onéreuse et quelle est aussi plus rapide et plus propre. En effet, si les subventions annuelles aux combustibles fossiles, dun montant de 557 milliards de dollars, étaient supprimées, le coût de certaines technologies dénergie thermique ou dénergie solaire par concentration serait déjà moins élevé que celui du charbon, et elles pourraient concurrencer le gaz naturel. Lénergie solaire par concentration a également des applications industrielles puisquelle peut remplacer les chaudières à gaz naturel traditionnellement utilisées dans lindustrie lourde, comme par exemple pour la récupération améliorée du pétrole, et quelle peut alimenter les usines de dessalement. À la fin de sa durée de vie, lusine 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 dune centrale nucléaire peuvent aller de 100 millions à 17 milliards de dollars. Alors, comment cela fonctionne-t-il ? Comme une centrale électrique traditionnelle, une centrale solaire à concentration alimente une turbine à vapeur pour produire de lélectricité, 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 leau jusquà des températures de 370 °C en boucle fermée pour produire de la vapeur ou bien produisent directement de la vapeur à des températures allant jusquà 500 °C. Les tours solaires produisent déjà directement de la vapeur saturée à environ 250 °C. Une centrale pilote israélienne — le précurseur de celle de 370 MW prévue en Californie — produit de la vapeur surchauffée jusquà 550 °C. Les générateurs de Fresnel peuvent produire directement de la vapeur à des températures de 450 °C. Un autre concurrent, le système parabole- Stirling, ne produit pas de la vapeur pour faire tourner une turbine, mais utilise des miroirs paraboliques pour concentrer la lumière du soleil sur un récepteur. Ce dispositif, qui suit la trajectoire du soleil, peut chauffer un gaz jusquà des températures supérieures à 600 °C pour actionner un moteur Stirling qui produit de lélectricité. Le besoin deau pour linstallation de refroidissement est une grosse pierre dachoppement pour la production dénergie. Cest ainsi que le refroidissement dune centrale nucléaire nécessite 3 000 litres par mégawattheure environ et une centrale à charbon jusquà 2 000 litres par mégawattheure. La plupart des centrales solaires à concentration ont une meilleure performance que les centrales nucléaires et certaines sont à égalité avec celles à charbon. Cependant, la production dénergie solaire par concentration dépend dun rayonnement direct normal presque parfait qui ne se trouve généralement que dans les régions de type désertique. Il peut donc savérer difficile dobtenir de leau et les populations locales peuvent faire opposition. Ceci a récemment amené à mettre au point des technologies de refroidissement sans eau plus onéreuses. Cependant, le système parabole-Stirling ne demande absolument pas deau, sauf pour laver les miroirs. En ce qui concerne lénergie solaire concentrée, sa dépendance dun rayonnement parfait signifie quelle est géographiquement limitée aux régions de la Terre appartenant à la ceinture solaire, ce qui exclut son utilisation sous les latitudes plus fraîches. Mais les déserts reçoivent en six heures plus dénergie solaire que ce que la population mondiale consomme en une année. La maîtrise de cette ressource solaire est donc vitale pour les pays du Moyen- Orient (comme le Liban) et de lAfrique du Nord (comme le Maroc) qui importent 97 % de lénergie dont ils ont besoin. Une bonne partie de lEurope occidentale va également devenir davantage tributaire des importations dénergie à cause de lépuisement des réserves pétrolières et gazières de la mer du Nord. LEurope a donc tout intérêt à voir se développer la capacité de production dénergie solaire par concentration en Afrique du Nord. LEurope représente un débouché si vaste pour ces pays quils pourraient devenir des puissances économiques. Il faudrait pour ce faire des investissements de lordre de 200 milliards deuros dans le transport de lénergie mais le retour sur investissement est garanti. En outre, ceci ouvrirait non seulement un nouveau marché énergétique immense mais permettrait aussi de trouver un équilibre entre les énergies diverses renouvelables et, partant, de résoudre les problèmes dacheminement qui sont le talon dAchille des énergies éolienne et photovoltaïque. Ceux qui sont tributaires des importations de combustibles fossiles sont souvent liés par des accords dachat à long terme et cest là que des technologies comme lénergie solaire concentrée hybride viennent à point nommé pour prendre le relais. En associant des centrales solaires à concentration à des centrales à charbon déjà en place, pour augmenter la production de vapeur, les générateurs existants pourraient économiser les réserves de combustibles fossiles et créer entre-temps une demande plus que nécessaire pour les technologies relativement nouvelles et coûteuses de production dénergie solaire par concentration. La centrale solaire à concentration peut compléter les centrales à charbon et à gaz pendant le passage de la société à des sources dénergie propre et renouvelable et pour remplacer la dépendance à légard des combustibles fossiles, grands responsables des émissions daujourdhui. À plus long terme, les centrales solaires à concentration autonomes pourraient fournir une énergie de base 100 % propre, durable et renouvelable. Lavenir en devient beaucoup plus lumineux. Auteur Belén Gallego
Posted on: Tue, 12 Nov 2013 21:50:43 +0000
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