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Solaire thermique à concentration : une EnR déjà "made in France"

Alors que le photovoltaïque fabriqué en France ou en Europe pourrait faire l'objet d'aides publiques spécifiques, la France a été précurseur sur le solaire thermodynamique sans toutefois franchir le stade expérimental. Pourtant le savoir-faire français existe et serait facilement exportable.

Reportage vidéo  |  Energie  |    |  Baptiste Clarke Actu-Environnement.com

Thémis : tel est le nom de la première grande centrale électro-solaire expérimentale implantée en France au début des années 1980, à Cerdagne (Pyrénées-Orientales) dans le cadre d'un programme de diversification du mix énergétique national, en réponse à la crise causée par les deux chocs pétroliers. Quelques années plus tard, le projet, jugé non rentable, est abandonné. La France concentre ses investissements sur le nucléaire.

EnR made in China

Maintien des tensions géopolitiques, accroissement de la demande chinoise et indienne en énergie, augmentation de l'effet de serre… début 2000 tous les signaux concordent pour accélérer le développement des énergies renouvelables. La France se voit imposer des objectifs de développement des renouvelables dans le cadre du paquet énergie climat. Les français ne peuvent pas compter que sur leur technologie nucléaire pour assurer la baisse des émissions de CO2 et réduire la dépendance énergétique. Faute d'avoir favorisé l'émergence d'un tissu industriel adapté, le pays installe donc des panneaux solaires et des éoliennes fabriqués à l'étranger. Si au début des années 2000, les leaders en la matière sont européens, la situation évolue au cours de la décennie. Les leaders des EnR, notamment allemands, font faillite à l'instar de Q-Cells ou Solar Millenium, tandis que les fabricants chinois inondent le marché mondial.

À tort ou à raison, la France tente de réagir et va jusqu'à imaginer une bonification des tarifs d'achat de l'électricité produite des panneaux photovoltaïques fabriqués sur le vieux continent.

La renaissance de la technologie CSP

Dans ce contexte, le solaire thermodynamique pourrait bien revenir sur le devant de la scène, notamment s'agissant des centrales solaires à concentration (ou CSP pour Concentrating Solar Powerplant). L'idée est simple. Un réseau de miroirs suit le trajet du Soleil durant toute la journée et concentre les rayons pour chauffer un fluide caloporteur (par exemple de l'eau transformée en vapeur). Celui-ci libère son énergie sous forme électrique, soit directement par l'intermédiaire d'une turbine et d'un alternateur, soit pour stocker l'énergie thermique pour une utilisation différée en fin de journée ou la nuit.

Les avantages sont multiples car les matériaux sont simples, peu onéreux et disponibles localement. La technologie est en outre aisément exportable notamment dans les pays du Maghreb, du moyen orient et du sud-est asiatique très ensoleillés. Principal inconvénient toutefois : le faible rendement par unité de surface impose des installations de grande taille.

A l'arrivée, selon le groupe Cnim qui expérimente une petite centrale dans le sud de la France, le prix de revient du kwh oscille aujourd'hui entre 15 et 30 cts. Un chiffre comparable aux tarifs subventionnés d'achat de l'électricité photovoltaïque.

Réactions10 réactions à cet article

 

Le CSP est déjà industrialisé en Espagne : http://www.ree.es/operacion/comprobar_ines.asp?fichero=16102012
Il produisent plus de 1% de leur électricité en solaire concentré (1.2% en année glissante)

tristram | 17 octobre 2012 à 10h12
 
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Solar Euromed, PME dijonnaise, construit une centrale solaire thermodynamique en Corse, Alba Nova 1, qui a remporté l'appel à projet du gouvernement français.

alors21 | 18 octobre 2012 à 15h28
 
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on ne verra pas ce type de projet se dvper en france. il y en aura bien quelques uns, très petits, et encore .. Les contraintes d'ensoleillement, de grandes surfaces à trouver, ainsi que des adminsitrations réticentes à changer nostre mode de production énergétique font que ça ne prendra pas. on y arrive pas avec les projets solaires 'classiques' au sol, en toiture les couts de raccordement qui ont été surmultipliés plombent la filière aussi. Non, le solaire ne marchera pas dans notre pays, le lobby nucléaire ne laissera pas faire. fort malheureusement pour nous

Marcel | 18 octobre 2012 à 17h32
 
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Quelle pitié !
Marcel PERROT travaillait déjà, il y a 40 ans, sur ce type de récepteur à Saint Jérome à Marseille. Aucun des dispositifs anti pertes imaginés alors n'est utilisé, on se contente de superposer des images du soleil sur une casserole linéaire.
Apparemment aucune recherche d'antériorité n'a été effectuée. Désolant à mourir. Dire que le laboratoire de l'époque faisait partie du CNRS.

JA | 18 octobre 2012 à 19h54
 
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"Le faible rendement par unité de surface impose des installations de grande taille"

Cette petite phrase assassine est tout simplement fausse car quand on compare le solaire thermique à concentration avec le solaire photovoltaïque, les rendements par unité de surface sont bien supérieurs et c'est la raison pour laquelle 100% des grands projets de centrales solaires aux Etats-Unis, en Espagne et au Maroc sont des centrales solaires à concentration.

Une cellule solaire photovoltaïque a un rendement maximal de l'ordre de 20% alors qu'on peut atteindre 50% en solaire à concentration sans trop de difficulté.

Cela est due à la limitation de "bandes interdites" des semi-conducteurs qui impliquent un rendement maximal à une seule fréquence du spectre lumineux. En dessous le rendement est nul, au dessus il diminue exponentiellement. Des cellules à triple jonctions expérimentales tentent de corriger ce problème mais à des coût bien supérieurs et ne sont disponibles qu'en laboratoire.

Par contre le solaire thermique à concentration utilise 100% du spectre lumineux de l'infra-rouge à l'ultra-violet. Le rendement n'est limité que par la réflectivité des miroirs, le taux de concentration (supérieur à 1000 dans les installations de grande taille), de l'isolation thermique des éléments, de la température de la vapeur qui conditionne le rendement de la turbine à vapeur selon la loi de Carnot.

Merci de corriger au plus vite cette erreur factuelle qui change tout pour cette technologie.

Jean | 22 octobre 2012 à 13h57
 
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50% d'efficacité en solaire à concentration ? Du soleil à l'électricité? N'y a-t-il pas une erreur là? La technologie la plus efficace pour le moment est la parabole avec moteur Stirling qui approche le 38% d'efficacité. Les autres technos, dont celles utilisées à Luz SEGS I à X sont plus de l'ordre de 20%.

Et pour le PV, je viens de lire que Solar Junction a atteint le 44% (avec une concentration à 947 soleils et cellules triple jonction). Et d'après leur communiqué de presse (à considérer comme tel), c'est du "commercial-ready".

Baden | 23 octobre 2012 à 16h44
 
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"La technologie la plus efficace pour le moment est la parabole avec moteur Stirling qui approche le 38% d'efficacité. Les autres technos, dont celles utilisées à Luz SEGS I à X sont plus de l'ordre de 20%."

Vous comparez deux rendements mesurés dans des conditions différentes. De plus Luz SEGS n'est pas le type de centrale avec le plus haut rendement car elle fonctionne avec un seul axe et une température de fluide de moins de 400°C.

Les 38% avec une parabole à concentration et un moteur de Stirling sont données pour un seul système typiquement 3 kW. Alors que les 20% de Luz SEGS sont données pour une centrale de grande taille composée de milliers de miroirs se faisant de l'ombre mais produisant plusieurs mégawatts.

Le problème dans les centrales de grande taille est que les capteurs se font de l'ombre. C'est vrai pour le photovoltaïque comme pour les systèmes Stirling et les grandes centrales à tour.

Les 20% de Luz SEGS est celle du champ solaire, ce qui tient compte de ces zones d'ombres. Mais si on regarde le rendement surface de miroir par rapport à énergie électrique produite le rendement est évidemment bien supérieur.

Les meilleurs rendements sont obtenus pour des centrales à héliostats et tour centrales ou l'on peut atteindre des températures de plus de 600°C permettant d'atteindre des très haut rendements dans les turbines à vapeur qui peut atteindre 90%. Dans ces centrales, le rendement du miroir à l'électricité peut donc dépasser les 50%

Jean | 23 octobre 2012 à 18h30
 
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Quant aux 44% de Solar Junction, il s'agit de bien de triple jonctions qui comme je l'avais indiqué précédemment permettent d'améliorer les rendements par rapport au photovoltaïque classique.

Cette annonce récente, date du 15 octobre et ni la disponibilité ni la capacité de production ne sont indiquées dans l'annonce.

Ces 44% sont au niveau de la cellule, certainement pas pour un champ pour lequel le rendement sera toujours plus faible à cause des ombres entre panneaux.

Ces 44% restent inférieurs au meilleurs rendements du panneau à l'électricité de 50% obtenus avec héliostats et tour centrale à haute température.

Enfin en terme de coûts, je doute qu'on puisse un jour produire ces triples jonctions montées sur des lentilles de concentration à un coût et des impacts environnementaux équivalent à celui du verre plat, ce qui de façon ultime est la limite pour la technologie à concentration thermique.

Jean | 23 octobre 2012 à 18h44
 
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Ok, merci pour les précisions

Baden | 24 octobre 2012 à 10h25
 
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bonjour à tous,
je souhaite savoir si (des) une installation(s) de production d'électricité solaire thermique concentré fonctionne(nt) actuellement en France ou en Europe, dans l'affirmative où se trouve(nt) elle(s).
amicalement

fogg | 08 janvier 2013 à 15h16
 
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