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Thermodynamique : concentrer la chaleur solaire à grande échelle

La chaleur solaire : l'oubliée des EnR Actu-Environnement.com - Publié le 19/11/2012

Selon l'AIE, les projets émergent au niveau international représentant près de 14 GW dont la moitié prévue aux USA. Une technologie CSP également promue à travers le mégaprojet Desertec, destiné à valoriser et exporter l'énergie solaire du Sahara.

La chaleur solaire : l'oubliée des EnR  |    |  Chapitre 7 / 10
Thermodynamique : concentrer la chaleur solaire à grande échelle
Environnement & Technique N°319 Ce dossier a été publié dans la revue Environnement & Technique n°319
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Fin 2011, on recensait une capacité mondiale de solaire thermodynamique (CSP) de près de 1,5 gigawatts (GW) et plus de 3 GW de centrales en construction, selon les chiffres de l'Agence internationale de l'énergie (AIE).

L'Espagne, avec 900 MW de capacité installée et les Etats-Unis (500 MW) concentrent la quasi-totalité des centrales thermodynamiques en activité. "Ils sont les seuls à commercialiser actuellement de l'électricité provenant du solaire à concentration", rappelle le Syndicat des énergies renouvelables (SER). Si cette technologie a déjà fait ses preuves dans les deux pays leaders, elle demeure aujourd'hui une énergie peu compétitive et s'impose peu à peu à l'international, confrontée à la rude concurrence du solaire photovoltaïque.

Toutefois, la technologie thermodynamique - qui présente l'avantage de pouvoir emmagasiner de la chaleur - reste prometteuse dans les régions à ensoleillement intense. D'autant que près de 13.700 MW ont été annoncés en projets en septembre 2011 à travers le monde selon l'AIE. L'Agence prévoit que 11,3% de la production mondiale d'électricité sera d'origine solaire thermodynamique en 2050 avec 1.000 GW de capacité installée à condition de pallier aux problèmes de coûts et de connexion. A court terme, la feuille de route de l'AIE prévoit 148 GW en 2020. De nombreux projets sont actuellement en construction ou à l'étude dans les zones à ensoleillement direct et/ou désertiques, en particulier aux Etats-Unis, en Afrique du Nord et Septentrionale, en Europe du Sud mais aussi en Australie et Inde, ou encore en Chine et au Moyen-Orient.

Les Etats-Unis, l'eldorado pour le solaire thermodynamique

Parmi les projets les plus vastes du monde en cours et subventionnés par le gouvernement Obama, citons notamment le projet de trois centrales thermiques solaires baptisé Ivanpah, d'une capacité totale de 392 MW. Situé dans le désert de Mojave en Californie et élaboré par le groupe BrightSource Energy, le projet est composé de 173.000 héliostats. La première centrale doit être achevée et raccordée en 2012, la seconde mi-2013 et la troisième fin 2013. Un projet de centrale de 290 MW "Starwood Solar I" est également prévu pour 2013 par le groupe Starwood Energy. Il comprendra plus de 3.000 miroirs paraboliques dans la Harquahala Valley, près de Phoenix (Arizona).

Capacité solaire thermodynamique en projet en septembre 2011 (Aie, Ser)

Autre projet mis en service en 2013 en Arizona : la centrale thermique "Solana", d'une capacité de 250 MW, construite par Abengoa Solar près de Gila Bend. Un total de 600 MW devrait également être mis en service en 2017 par l'énergéticien BrightSource pour la Pacific Gas and Electric Company (PG&E) à Coyote Spring dans le Nevada. Un autre mégaprojet californien initialement prévu à Blythe de quatre centrales thermiques de 250 MW chacune (soit 1.000 MW), devait être piloté par Chevron en partenariat avec l'allemand Solar Millenium via sa filiale Palo Verde Solar. Mais ce dernier a annoncé fin août 2011 avoir renoncé à sa constructionpour des questions de rentabilité. A la place, seront installés des panneaux photovoltaïques traditionnels. Cette annonce était l'une des illustrations de la crise que traversait Solar Millenium avant de déposer bilan en décembre 2011.

Outre aux USA, d'autres projets de centrales solaires thermodynamiques de très grande puissance sont également en cours en Espagne où la plateforme andalouse Solùcar vise 300 MW en 2013. En Chine, une série de centrales solaires thermiques d'un total de 2 GW est prévue d'ici 2020 et devrait être construite par le développeur américain eSolar avec le groupe chinois Penglai Electric. Tandis qu'en Inde, eSolar prévoit également 1 GW de centrales en 2019 avec le groupe indien ACME.

 
Quelles perspectives du CSP dans le cadre de Desertec ? L'étude "Desert Power 2050", publiée en juin 2012 par l'initiative Dii présente les conditions préalables et les perspectives de développement du concept Desertec. Le rapport "confirme qu'un système électrique basé sur plus de 90 % d'énergies renouvelables est faisable" dans la région MENA et de l'Europe. Le bouquet énergétique de "Desert Power 2050" se composerait de 91 % d'énergies renouvelables et de 9 % de gaz naturel. L'énergie éolienne y contribuerait à hauteur de 53 %, dont 48 % terrestre et 5 % d'éolien offshore issu d'Europe. L'énergie solaire représenterait quant à elle 25 %, avec une concentration d'installations au sud de l'Europe et dans la région MENA. La part du CSP, soit 16 %, serait entièrement affectée à la région MENA et la part de photovoltaïque (9 %) serait localisée aussi bien dans la région MENA qu'au sud de l'Europe.
 
Euro-Méditerranée : Desertec exploite l'énergie solaire du Sahara

A toutes ces centrales s'ajoute le megaprojet allemand Desertec, initié en 2009, qui vise à exploiter les potentiels énergétiques des déserts du Moyen-Orient et d'Afrique du Nord (MENA), via un vaste réseau de centrales solaires à concentration et de parcs éoliens à travers la Méditerranée. Le projet ambitieux prévoit d'ici 2050 l'installation de 100 GW au Maghreb et au Moyen-Orient représentant un coût total estimé à 400 milliards d'euros ! Son but est de répondre à hauteur de 15% à la demande d'électricité de l'Europe en 2050 tout en satisfaisant une part substantielle des besoins en électricité des pays producteurs.

Entre 1.000 à 1.500 projets solaires et éoliens sont ainsi visés par Desertec qui est en "phase de transition", avait déclaré en janvier 2012 Philippe Lorec, adjoint du directeur général de l'Energie et du Climat du Ministère de l'Ecologie.

En dépit d'un possible impact des révolutions arabes sur la viabilité de Desertec, une première phase concrète du projet pourrait intervenir avec la construction au Maroc d'une importante centrale thermo-solaire de 500 MW près de Ouarzazate d'ici 2015. Les travaux de construction ont été lancés au printemps 2012. Ce premier projet, d'un coût de 1,9 milliards d'euros, doit servir de pilote pour Desertec, avant une réplication dans d'autres pays dont l'Algérie. Dans le cadre du partenariat signé en décembre 2011 entre le groupe Sonelgaz et le consortium Desertec industrial initiative (Dii), la construction d'une centrale électrique de 1 GW alimentée en énergies renouvelables (solaire thermique, photovoltaïque et éolien), sera prochainement lancée en Algérie. Le projet est actuellement en phase d'étude de faisabilité.

Dans le désert tunisien, un autre gros projet de centrale solaire thermodynamique baptisé "TuNur" vise une puissance de 2 GW destinés à l'exportation vers l'Europe en 2016. Ce projet sera développé par le groupe britannique Nur Energie et des partenaires tunisiens dont Top Oilfield Service.825.000 miroirs seront installés dans le désert. La construction de la 1ère phase de 1 GW devrait démarrer en 2014. Le coût total du projet est estimé à 10 milliards d'euros.

Les projets menés dans le cadre de Desertec au Maroc, en Algérie et en Tunisie comprendrait un volume total de 2,5 gigawatts dont 1.000 MW prévus respectivement en Algérie et Tunisie (malgré un risque d'instabilité politique du pays), outre les 500 MW au Maroc. Des discussions étaient également en cours fin 2011 entre Dii et le gouvernement égyptien pour connecter au réseau européen la centrale hybride (gaz-solaire thermique) de Kuraymat de 150 MW, en service depuis juillet 2011.

Relance du Plan solaire méditerranéen

Un autre accord important a été signé fin novembre 2011, entre Dii et l'initiative industrielle Medgrid et relançant par la même occasion le plan solaire méditerranéen (PSM), initié en 2008, visant 20 GW d'énergie renouvelable d'ici 2020 dont 5 GW seront exportés vers l'Europe. Face aux obstacles techniques et financiers, ce partenariat s'avère stratégique pour faire aboutir les projets issus des deux initiatives. Desertec (qui allie 60 sociétés dont l'énergéticien allemand E.ON) se concentrant sur la production d'énergie renouvelable et Medgrid (qui regroupe 20 partenaires dont les Français GDF Suez, EDF) étant chargé des interconnexions sous-marines entre les deux continents européen et africain.

Dans le cadre du PSM, plus de 150 projets étaient à l'étude fin 2010 dans les pays du Moyen-Orient et du Maghreb. 56% d'entre eux étaient dédiés à l'énergie solaire principalement thermique (soit près de 6 GW). Seuls un tiers de ces projets présentaient un plan de financement arrêté.

Côté projets : plusieurs émergent des plans énergétiques nationaux des pays. Outre ceux liés à Desertec, l'Algérie prévoit notamment une première centrale solaire 100% thermique en 2016 de 150 MW à El Oued, à 650 km au sud-est d'Alger. Le pays prévoit la réalisation d'ici 2030 de 6 centrales solaires thermiques. L'Algérie compte investir 60 milliards de dollars pour produire à partir d'énergies renouvelables 12.000 MW d'électricité à l'horizon 2030 soit 40% de ses besoins. Le Maroc prévoit également la construction de quatre autres parcs thermo-solaires à l'horizon 2020 (Ain Bni Mathar, Foum Al Oued, Boujdour et Sebkhat Tah) et vise une capacité de production solaire de 2 GW entre 2015 et 2020, soit 14% de son bouquet énergétique.

Rachida Boughriet

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Reproduction interdite sauf accord de l'Éditeur.

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