Qu’est-ce qu’une centrale solaire thermique ?

Adeline M

Une centrale solaire thermique permet de produire de l’électricité grâce aux rayons du soleil. Utilisant des miroirs, elle concentre la chaleur du soleil afin de générer une énergie propre et renouvelable. Surtout utilisé aux États-Unis, ce type de centrale thermique connaît un développement important dans notre pays, notamment grâce à la baisse des prix des panneaux solaires. Faisons un point sur son fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients.

Le fonctionnement d’une centrale solaire thermique

Une centrale solaire thermique est aussi appelée centrale solaire thermodynamique à concentration. Elle se compose de quatre éléments principaux : les miroirs, la chaudière, la turbine et l’alternateur.

Les miroirs tout d’abord sont la partie la plus visible d’une centrale solaire thermique. Ces derniers concentrent le rayonnement solaire afin de générer de très hautes températures. Elles peuvent s’élever de 400°C à 1000°C, selon le type de centrale.

Le générateur de vapeur, ou chaudière thermique, va ensuite transformer l’eau en vapeur d’eau, grâce à la chaleur obtenue à partir des miroirs. Ce processus thermodynamique va ainsi utiliser le fluide caloporteur, ici l’eau, pour convertir la chaleur des miroirs en électricité.

Le fonctionnement d'une centrale solaire

Afin de générer un courant électrique, la vapeur d’eau produite par la chaudière va entraîner la turbine, 3e partie essentielle de l’installation. Cette turbine fonctionne grâce à la vapeur sous pression et va, de ce fait, alimenter l’alternateur en sortie de la centrale solaire.

L’alternateur va quant à lui produire le courant alternatif. Ce courant électrique va ensuite être envoyé vers le transformateur qui va ajuster la tension. C’est ensuite que l’énergie solaire thermique va être transportée grâce aux lignes à très haute et haute tension.

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Les différents types de centrales solaires et leur fonctionnement

Sur la planète, les rayons solaires ne sont pas focalisés de la même façon. Ainsi, afin de s’adapter à la focalisation des rayons, il existe plusieurs types de centrales solaires, réparties en deux catégories.

Les centrales solaires avec un système de concentration linéaire

Dans ce cas, le rayonnement solaire se concentre sur plusieurs tubes absorbeurs qui sont placés sur la ligne focale des miroirs. Ici, le fluide caloporteur contenu dans les tubes peut atteindre les 500°C. Les centrales solaires utilisant ce système de concentration sont réparties en deux groupes.

Les centrales solaires à miroirs cylindro-paraboliques sont les plus utilisées à travers le monde. Le tube absorbeur emmagasine un maximum d’énergie solaire et fait chauffer le fluide jusqu’à 500°C. Ici, les miroirs cylindro-paraboliques suivent le mouvement du soleil, pour un maximum d’efficacité.

Les centrales solaires à miroirs de Fresnel disposent quant à elles de miroirs incurvés qui sont installés horizontalement et bougent afin de suivre les rayons.

Les centrales solaires avec un système de concentration de foyer

Ici, il existe un unique foyer où le rayonnement solaire va être concentré. Les températures peuvent monter jusqu’à 1000°C. Il existe deux sortes de centrales solaires utilisant ce système.

Les centrales solaires à tour, tout d’abord. Elles se caractérisent par des champs de miroirs qui sont placés au sol. Orientables, les miroirs suivent la course du soleil et renvoient les rayons solaires vers la chaudière thermique qui est située en haut d’une tour.

Les centrales solaires à miroir parabolique Dish-Stirling disposent quant à elles de paraboles qui concentrent le rayonnement solaire vers le point focal du foyer. Ce processus va conduire à actionner le moteur Dish-Stirling afin de générer de l’électricité.

Une centrale solaire peut aussi utiliser des panneaux photovoltaïques. Ces derniers utilisent des photopiles ou cellules photovoltaïques afin de transformer l’énergie lumineuse en un courant électrique.

Les avantages de la centrale solaire

Centrale solaire : les panneaux solaires

Utilisant une ressource inépuisable, le soleil, les centrales solaires offrent plus d’un avantage. Le type de ressource énergétique utilisé est de loin le plus gros avantage de ces installations.

En plus d’être renouvelable, cette source d’énergie n’émet aucun effet de serre, responsable du réchauffement climatique. Elle est donc propre, autrement dit c’est une énergie verte. Non polluantes, les centrales solaires ont donc un avenir prometteur devant elles, dans notre pays et partout dans le monde.

Un autre avantage des centrales solaires est leur rendement énergétique. Le rendement élevé d’un panneau solaire permet de produire de grandes quantités d’énergie et donc d’électricité. Cette électricité peut être réinjectée sur le réseau et revendue via une OA solaire ou autoconsommée.

Les inconvénients de ce type de centrale

Toutefois, les centrales solaires peuvent aussi avoir des désavantages. Le premier est bien entendu son emplacement. La corrélation entre le soleil et le rendement est forte. Ainsi, les centrales ne peuvent être véritablement rentables que dans des zones géographiques où l’ensoleillement est généreux. C’est pour cela que leur utilisation est importante aux États-Unis ou encore au Mexique.

La durée de vie d’un panneau solaire est relativement basse, environ 30 ans. Cela fait résulter un inconvénient supplémentaire : plus le miroir est vieillissant, moins il est productif.

Autre inconvénient, le recyclage des miroirs pose un réel problème. En effet, les matériaux dits toxiques utilisés pour la fabrication des panneaux solaires ne sont, à ce jour, pas recyclables. On peut espérer que les géants des filiales solaires trouvent une solution dans l’avenir afin de profiter au maximum des avantages de cette énergie renouvelable.

Bien que les prix des panneaux solaires soient en baisse, le coût des installations est également un frein dans le développement des centrales solaires.

Enfin, le procédé intermittent et le stockage réduisent les capacités d’exploitation de l’énergie solaire. Intermittente, l’énergie solaire peut être générée uniquement le jour, lorsque le soleil est présent. La nuit, elle doit être stockée afin de continuer à approvisionner le réseau électrique.

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Fonctionnement, avantages, inconvénients, vous savez désormais tout ce qu’il faut connaître sur les centrales solaires thermiques. Grâce à la recherche et aux encouragements du gouvernement, ce type de centrale est en pleine expansion afin de rendre notre électricité plus propre et moins polluante.

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Qu'est ce qu'une centrale solaire : récapitulatif

Sujets	Informations importantes
Définition de la centrale solaire thermique	- Produit de l'électricité grâce aux rayons du soleil. - Utilise des miroirs pour concentrer la chaleur du soleil.
Fonctionnement d'une centrale solaire thermique	1. Miroirs concentrent le rayonnement solaire. 2. Chaudière transforme l'eau en vapeur grâce à cette chaleur. 3. La vapeur entraîne la turbine. 4. L'alternateur produit le courant alternatif.
Types de centrales solaires	1. Centrales avec système de concentration linéaire (miroirs cylindro-paraboliques et miroirs de Fresnel). 2. Centrales avec système de concentration de foyer (centrales solaires à tour et miroir parabolique Dish-Stirling).
Avantages des centrales solaires	1. Utilise une ressource inépuisable : le soleil. 2. Énergie propre sans émission de gaz à effet de serre. 3. Rendement énergétique élevé. 4. Électricité produite peut être réinjectée ou autoconsommée.
Inconvénients des centrales solaires	1. Nécessite un fort ensoleillement pour être rentable. 2. Durée de vie des panneaux solaires est d'environ 30 ans. 3. Problème de recyclage des miroirs. 4. Coût élevé des installations. 5. Problème d'intermittence et de stockage de l'énergie.