De l’énergie solaire à grande échelle

Parallèlement aux panneaux photovoltaïques à usage domestique pour une production locale, des parcs solaires se développent un peu partout dans le monde dans le but de mettre sur pied une production centralisée d’électricité. Pour cela, différentes technologies sont disponibles.

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Centrale solaire à concentration

La manière la plus courante de produire de l’électricité grâce au soleil est d’utiliser des panneaux photovoltaïques. Ces panneaux, on les trouve aujourd’hui aussi dans des centrales photovoltaïques que l’on appelle aussi parcs solaires.

Ces centrales sont composées de centaines, de milliers, voire de plus de 100.000 panneaux placés côte à côte. La technologie est la même que celle utilisée pour une installation domestique, mais à très grande échelle.

Des parcs composés de modules bifaces

La technologie photovoltaïque présente deux avantages : elle est modulaire et fonctionne aussi avec de la lumière diffuse. Cela permet de construire en Europe une centrale photovoltaïque de 10 à 15 mégawatts (MW) mais aussi une centrale de 150 à 500 MW dans des pays disposant de grandes surfaces et d’un ensoleillement très important.

« Le rendement de la technologie photovoltaïque classique augmentera encore certainement à l’avenir alors que les coûts de production diminueront, ce qui dopera l’utilisation du photovoltaïque », estime Philippe Buxant, directeur du programme Corporate Énergies renouvelables chez ENGIE. « Je pense aussi que les modules bifaces, actuellement en phase de test, seront beaucoup utilisés dans les parcs solaires, car ils permettent de capter et de transformer la lumière réfléchie par le sol. Bref, ils augmentent sans conteste la capacité des parcs photovoltaïques. »

Des centrales solaires à concentration

Une deuxième technologie est aussi exploitée dans les centrales solaires : elle recourt à l’énergie solaire thermique à concentration.

Qu’est-ce ? Les rayons solaires directs sont concentrés sur un seul point (ou une seule ligne) par des milliers de miroirs. Résultat : une concentration de chaleur considérable, jusqu’à mille fois supérieure à celle du rayonnement naturel du soleil. Sans concentration, la chaleur solaire peut atteindre 1.000 watts par m², c’est le cas pour un chauffe-eau solaire. Cette valeur passe à 1 MW par m² avec des miroirs solaires.

Ces hautes températures – quelques centaines de degrés – permettent entre autres de produire de l’électricité. Ainsi, la chaleur sert à produire de la vapeur qui actionne une turbine produisant de l’électricité, comme dans une centrale électrique classique. Mais elle peut aussi être utilisée directement dans des processus industriels.

Une chaleur facile à stocker

Le grand avantage de l’énergie solaire à concentration est la facilité de stockage de la chaleur obtenue. « Avec le photovoltaïque, l’énergie est immédiatement produite et doit être aussitôt injectée dans le réseau électrique », explique Philippe Buxant. « Le stockage de l’électricité dans des batteries est encore cher et rarement rentable. En revanche, la chaleur peut être facilement stockée sous différentes formes : sel fondu, béton, céramique ou vapeur. »

En Californie, un certain nombre de centrales solaires à concentration sont en service depuis les années 1980. Ensemble, elles représentent une puissance de crête de 350 MW. Aujourd’hui, un peu moins de 5 gigawatts (GW) d’électricité sont produits à partir de l’énergie solaire à concentration dans une dizaine de pays. Toutefois, l’énergie solaire à concentration restera sans doute une technologie de niche.

Des applications industrielles

En plus de la production d’électricité, l’énergie solaire à concentration est aussi utilisée dans d’autres applications comme la récupération assistée de pétrole (‘Enhanced Oil Recovery’). Dans ce cadre, la vapeur produite via les miroirs solaires est injectée dans un puits de forage pour extraire les couches profondes de pétrole plus visqueuses. La vapeur fluidifie le pétrole et en facilite l’extraction. Une première installation de récupération assistée de pétrole est construite au sultanat d’Oman. Elle a une puissance de 1 GW d’énergie thermique avec ses quelque 3 km² de miroirs.

Une autre application toujours plus étudiée est la production de vapeur à des fins industrielles. Il s’agit de vapeur à une température comprise entre 150 et 300°C, utilisable dans l’industrie alimentaire, les minoteries, les brasseries et les laiteries. Dans ce domaine, les possibilités d’évolution sont encore nombreuses.

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