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146 solar thermal power plants | industry overview
caloporteur (huile synthétique) évacue la chaleur et
génère dans un échangeur thermique de la vapeur
d’eau, à une température d’environ 390 °C, qui
entraîne, à l’instar des centrales conventionnelles,
une turbine à vapeur et un générateur pour la production
d’électricité.
Ce que l’on appelle les capteurs à lentille de
Fresnel �p 143 sont également testés en pratique.
Dans ces systèmes, de longs miroirs plans, légèrement
curvilignes, concentrent le rayonnement solaire dans
un tube récepteur déterminé, où l’eau est directement
réchauffée et évaporée. En raison du concept de
base très simplifié par rapport aux systèmes dotés de
miroirs cylindro-paraboliques, les frais d’investissement
relatifs à la surface des miroirs sont plus faibles,
mais le rendement annuel, en comparaison, est toutefois
plus faible également.
Dans les centrales solaires à tour �p 145, le
rayonnement solaire de centaines de miroirs à positionnement
automatique se concentre sur un seul
point, situé au niveau d’un absorbeur central au sommet
d’une tour. Ainsi, les concentrations nettement
supérieures à celles obtenues avec des capteurs
cylindro-paraboliques par exemple, génèrent des
températures plus élevées pouvant dépasser 1 000 °C.
Ceci permet d’obtenir des rendements plus élevés, en
particulier lors d’une utilisation par le biais de turbines
à gaz, ce qui devrait entraîner, par conséquent,
une baisse des coûts d’électricité.
Dans les systèmes de centrales à capteurs paraboliques
�p 147, un miroir de forme paraboloïde
concentre le rayonnement solaire sur thermorécepteur,
associé à un moteur Stirling monté en aval,
qui transforme directement l’énergie thermique
en travail mécanique ou en électricité. Ceci permet
d’atteindre un rendement supérieur à 30 %. Il existe
par exemple des installations prototypes sur la plateforme
solaire d’Almería en Espagne. Ces installations
fonctionnent comme des systèmes autonomes. Elles
offrent également la possibilité de relier plusieurs installations
au sein d’un « parc » et de couvrir ainsi une
demande comprise entre dix kW et plusieurs mégawatts
(MW).
Conditions-cadre et évolution du marché
Pour assurer une exploitation rentable, les centrales
thermiques solaires nécessitent un pourcentage élevé
de rayonnement direct. C’est la raison pour laquelle
elles sont mises en œuvre, en général, dans des
régions très ensoleillées (par ex. dans le Sud de
l’Europe, en Afrique du Nord, dans le Sud-Ouest
des États-Unis).
Il y a plus de vingt ans déjà, entre 1984 et 1991, des
centrales à miroirs cylindro-paraboliques, avec une
puissance totale de 350 MW environ, ont été construites
et sont encore exploitées aujourd’hui. Elles ont
d’ores et déjà produit, depuis, plus de 16 000 gigawatts
(GWh) d’électricité. Dans ce cadre, des firmes
allemandes ont livré des composants essentiels tels
que les miroirs ou les raccords de tuyaux flexibles.
L’expérience de longue date avec ce type de centrale
est l’une des raisons majeures pour lesquelles la
majorité des projets de centrales initiés depuis 2004
environ, en Espagne, aux USA et dans certains pays
d’Afrique du Nord, utilisent les centrales à miroirs
cylindro-paraboliques. Cependant, dans le cadre de
l’évolution actuelle dynamique du marché, un grand
nombre de centrales solaires à tour sont également
planifiées et construites. De même, les installations de
grande envergure, équipées de capteurs paraboliques
avec moteur Stirling ou équipées de lentilles de
Fresnel, connaissent un succès analogue.
La première centrale à tour solaire commerciale
du monde, PS10, a été mise en service en 2007 à
Séville, en Espagne, par la Sté. Abengoa, et a été complétée
entre-temps par une PS20, une centrale à tour
dont la puissance est deux fois plus élevée. Dans la
province espagnole de Grenade, près de Guadix, trois
centrales à miroirs cylindro-paraboliques, avec une
puissance respective de 50 MW, sont en service ou en
cours de construction. Chacune est équipée d’un
accumulateur thermique pour une exploitation de
sept heures environ, même sans soleil, et elles approvisionnent
quelque 600 000 personnes en courant.
Au total, l’Espagne compte actuellement des capacités
de quelque 800 MW en service et de 900 MW en
construction. D’ici à 2013, près de 2 400 MW doivent
être mis en service.