Solaire thermodynamique : fonctionnement et types de centrales

Le soleil est une source d’énergie inépuisable à l’échelle de temps humaine. L’homme peut s’en servir pour produire par exemple de l’électricité grâce à des champs de panneaux photovoltaïques mais aussi grâce à des centrales solaires thermodynamiques.

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Principe de fonctionnement du solaire thermodynamique

Le solaire thermodynamique est un terme regroupant toutes les techniques de transformation des rayons du soleil en chaleur. Grâce à un dispositif optique de concentration du rayonnement solaire, il est possible de chauffer des fluides à très hautes températures. Une fois produite, cette chaleur peut être utilisée pour générer de l’hydrogène ou produire de l’électricité.

Une centrale solaire thermodynamique permet en effet de transformer les rayons du soleil en électricité. Schématiquement, elle capte le flux solaire qu’un système transforme en chaleur : la chaleur est ensuite convertie en électricité. Il est possible de stocker la chaleur produite grâce à un espace de stockage thermique. Ainsi, la production d’électricité n’est pas interrompue en cas de mauvais temps.

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Les types de centrales solaires thermodynamiques à concentration

Il existe quatre grands types de centrales solaires thermodynamiques. Toutes comportent un dispositif de concentration des rayons du soleil. Il peut être soit linéaire soit par foyer.

Centrales à miroirs cylindro-paraboliques (linéaire)

Installées dans le désert, ces centrales sont aujourd’hui les plus répandues dans le monde. L’Espagne abrite d’ailleurs une des structures les plus puissantes d’Europe : Andasol. Ce type de centrale se caractérise par plusieurs alignements de miroirs incurvés où passe au centre le fluide caloporteur.

Centrales solaires à miroirs de Fresnel (linéaire)

Relativement peu utilisées, ces centrales ont l’avantage d’être moins onéreuses que celles à miroirs incurvés. Cette baisse du coût vient du fait que les miroirs de Fresnel ne sont que très légèrement courbés, donc moins chers à réaliser. La captation du rayonnement solaire se fait grâce à un système faisant bouger uniquement les miroirs.

Centrales à tour (par foyer)

Les centrales à tour sont composées d’un champ d’héliostats et d’une haute tour. Cette dernière a, à son sommet, un récepteur où circule le fluide caloporteur. Il est directement chauffé par les centaines de miroirs des héliostats disposés concentriquement autour de la tour. Ce dispositif est particulièrement performant, notamment grâce à une perte thermique réduite puisque le fluide est transféré à un cycle à vapeur.

Centrales à miroir parabolique Dish-Stirling

Le célèbre Grand Four Solaire d’Odeillo est un exemple de centrale à miroir parabolique Dish-Stirlin. Son fonctionnement ? Une parabole orientable recouverte de miroirs qui réfléchissent le rayonnement du soleil en un point de convergence. Sur ce point se trouve un moteur Stirling. Le moteur monte alors en température, ce qui chauffe le gaz contenu et actionne un piston. L’énergie thermique est ainsi transformée en énergie mécanique avant d’être une nouvelle fois transformée en énergie électrique via un générateur.

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