Le solaire thermodynamique à concentration en Afrique

Le solaire thermodynamique met à profit les rayons solaires pour produire de la chaleur qui sert ensuite à générer de l’électricité dans une turbine à vapeur entrainant un alternateur. Cette technologie plus ancienne que le solaire photovoltaique est prometteuse pour le futur car elle permet d’atteindre des puissances très élevées et de déphaser le pic de production de plusieurs heures grâce à un stockage de chaleur.

 Principe

 L’énergie solaire thermodynamique concentre les rayons du soleil à l’aide de miroirs pour chauffer un fluide. La chaleur est parfois stockée dans un reservoir de sels fondus (potassium, sodium). Cette chaleur est utilisée pour faire de la vapeur qui est turbinée pour produire de l’électricité dans un système turbine à vapeur/alternateur.

 

principe de fonctionnement d’une centrale solaire à concentration

 Il existe plusieurs types de réflecteurs solaires, certains à centration ponctuelle, d’autres à concentration linéaire. (voir par exemple la parabole solaire pour la cuisine solaire)

 

types de collecteurs solaires

 Le reflecteur, ou collecteur, doit être orienté en fonction de l’évolution de la position du soleil dans le ciel pour focaliser les rayons toujours au même endroit (sur le récepteur), tout en captant un maximum d’énergie (en faisait bien face au soleil). Le système qui oriente le reflecteur est appelé “tracker”, il peut être à un axe, ou à deux axes.

Les deux axes sur lesquels un tracker peut pivoter sont :

  • un axe vertical pour suivre le soleil d’est en ouest, du soir au matin
  • un axe horizontal pour suivre le soleil de bas en haut, de l’horizon au zénith

Intérêts et limites

 Le solaire thermodynamique permet une économie d’échelle, et donc de mettre en place des centrales de grandes puissances (plusieurs MW) pour un coût intéressant. La partie production d’électricité à partir de vapeur est parfaitement maitrisée car cette technique est employée dans les centrales traditionnelles au fioul ou au charbon, comme celles de la Senelec.

 Le stockage de chaleur dans des réservoirs permet à la centrale de produire une puissance plus constante dans la journée qu’une centrale solaire photovoltaïque, et même de produire la nuit. Cet avantage est particulièrement intéressant pour produire de l’énergie en fin de journée et dans la soirée, car cette période correspond à la demande maximale en énergie électrique sur le réseau, et c’est à ce moment que l’énergie est la plus chère (kWh heure pleine, ou kWh de pointe).

Une source de chaleur externe conventionnelle (gaz par exemple) peut également être couplée à la centrale pour alimenter la centrale durant la nuit. Cela permet de rentabiliser l’installation de production d’électricité à partir de vapeur en la faisant fonctionner 24h sur 24, tout en assurant une puissance de sortie stable, même par manque de soleil.

 Une centrale solaire thermodynamique demande cependant un entretien et une maintenance plus fréquente et plus complexe que pour une centrale solaire photovoltaïque. Les trakers des réflecteurs, le circuit du fluide caloporteur et les reservoirs de chaleurs (quand il y en a) requierent une maintenance régulière et sans faille.

La technologie du solaire thermodynamique est une technologie qui n’est pas encore vulgarisée, et qui est maitrisée par un petit nombre d’entreprise dans le monde, contrairement au solaire photovoltaique qui s’est énormément démocratisé depuis la chute des prix des années 2000 et qui emploie des technologies fiables et éprouvées.

 Centrales existantes et projets

 Des nombreuses centrales sont en fonctionnement de part le monde, essentiellement aux USA et en Espagne. L’Espagne à été le pays précurseur de l’énergie solaire thermodynamique, qui connait actuellement un boom avec un nombre de projets de plus en plus importants. Les premières centrales de forte puissance exploitées commercialement datent de 2008. Les premiers projets de recherche et d’expérimentation datent eux des années 1970 et 1980.

La plus grande centrale, d’une puissance de 370 MW, est actuellement en cours de construction aux USA, près de Las Vegas.

 Citons également en Afrique des centrales solaires thermodynamiques en service en Algérie (centrale mixte solaire + gaz de 150MW), au Maroc (mixte solaire + gaz de 452 MW) et en Egypte, ainsi que des projets d’installation au Maroc, en Afrique du Sud et en Egypte.

 Une micro centrale mobile d’une puissance inférieure à 1kW est développée par 3 universités en Suisse, au Sénégal et au Burkina Faso. Elle est basée sur des concentrateurs cylindro-paraboliques.

 Aspects financiers

 Comparée aux centrales électriques traditionnelles, une centrale solaire thermodynamique représente un investissement 4 à 5 fois supérieur et présente un risque plus important car la technologie est encore assez récete. Cependant, après plusieurs années (entre 10 à 20 ans suivant les caractéristiques du projet), le surcoût à l’investissement est amorti car les kWh produit sont très peu chers.

Add comment


Security code
Refresh