Energie solaire

Quid du solaire thermodynamique

Par Anaïs Hollard , le 28 novembre 2023 - 7 minutes de lecture

Si on vous parle énergie solaire, vous pensez immédiatement aux panneaux photovoltaïques installés sur les toitures de bon nombre d’entre nous, n’est-ce pas ? Pourtant, il existe bel et bien une autre technologie, moins connue, mais tout aussi prometteuse. Il s’agit du solaire thermodynamique. Sous cette appellation se cache un procédé de captation innovant, que nous allons nous atteler à vous faire découvrir !

Le solaire thermodynamique : kézako ?

Si le mot thermodynamique, tiré du grec ancien, thermós (θερμός), qui signifie « chaud » vous a peut-être déjà mis la puce à l’oreille, une brève introduction s’impose, pour mieux comprendre la nature de cette technologie renouvelable de plus en plus populaire un peu partout dans le monde.

Pour mieux vous éclairer à propos du solaire thermodynamique ou CSP (Concentrated Solar Power), il convient donc avant tout de s’attarder sur la différence entre ce mode de captation et le solaire photovoltaïque « classique » :

✅ Le solaire photovoltaïque transforme directement le rayonnement du soleil en électricité grâce à des panneaux constitués de cellules de semi-conducteurs.

✅ Le solaire thermique, quant à lui, capte la chaleur du soleil. Cette chaleur, une fois collectée, peut être utilisée telle quelle ou bien transformée en énergie mécanique, puis en électricité. Dans ce second cas, on parle alors de solaire thermodynamique.

Pour résumer, le principe de base du solaire thermodynamique repose sur l’utilisation de la chaleur du soleil pour produire de l’électricité. Contrairement aux panneaux photovoltaïques qui convertissent la lumière du soleil en électricité, le solaire thermodynamique exploite la chaleur générée par les rayons solaires.

Comment fonctionne le solaire thermodynamique ?

Découverte en 1847 par le physicien et mathématicien anglais James Prescott Joule (qui a d’ailleurs donné son nom à l’unité d’énergie et à la loi de Joule) l’énergie thermique ne fait pas office de nouveauté dans le paysage énergétique, pas plus que sa conversion possible en électricité. Toutefois, son application aux énergies renouvelables reste encore timide. De fait, pas étonnant que le principe de l’énergie thermodynamique soit encore mystérieux pour bon nombre d’entre nous. Alors pour faire simple, récapitulons les étapes de production d’électricité grâce à l’énergie solaire thermique :

1️⃣ Concentrer pour mieux capturer :
Imaginez un champ de miroirs réfléchissants et mobiles, également appelés héliostats, qui suivent la trajectoire du soleil tout au long de la journée. Ces miroirs concentrent les rayons solaires vers un point focal, généralement une tour centrale. À ce stade, la chaleur accumulée est utilisée pour chauffer un fluide caloporteur, souvent du sel fondu.

2️⃣ La magie de la transformation :

Le fluide chauffé est ensuite utilisé pour produire de la vapeur, qui à son tour actionne une turbine connectée à un générateur d’électricité. En résumé, le solaire thermodynamique utilise la chaleur pour créer de la vapeur, alimentant ainsi un processus bien orchestré de transformation de l’énergie solaire en électricité.

Si le principe de « concentration des rayons du soleil » s’applique à l’ensemble des dispositifs solaires thermodynamiques, il existe toutefois trois grands types de centrales solaires thermodynamiques :

☀️ Les centrales à miroirs cylindro-paraboliques (les plus répandus), qui comportent plusieurs alignements de miroirs incurvés au milieu desquels passe un fluide caloporteur.
☀️ Les centrales solaires à miroirs de Fresnel (les moins courants), dont les miroirs sont cette fois moins incurvés et mobiles, de façon à capter les rayons du soleil.
☀️ Les centrales à tour, composées d’un champ d’héliostats et d’une haute tour, dont le récepteur permet de faire circuler le fluide caloporteur.

Solaire thermique et solaire thermodynamique : quelle différence ?
Le solaire thermique est utilisé afin de produire de la chaleur, qui sert ensuite à alimenter les chauffages individuels. Les systèmes solaires thermodynamiques permettent quant à eux de produire de l’électricité à grande échelle, grâce à la chaleur concentrée.

Focus sur les avantages de l’énergie solaire thermodynamique

Comme ses homologues renouvelables, l’un des principaux avantages du solaire thermodynamique réside évidemment dans son caractère durable. En exploitant une ressource naturelle inépuisable, cette méthode de production d’électricité contribue significativement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Contrairement aux combustibles fossiles, le soleil ne semble pas prêt de prendre sa retraite de sitôt.

Une autre caractéristique séduisante est la possibilité de stocker l’énergie thermique pour une utilisation ultérieure. Les systèmes de stockage thermique permettent ainsi de continuer à produire de l’électricité même lorsque le soleil n’est pas au rendez-vous, assurant ainsi un approvisionnement constant. Enfin, côté esthétique et contrairement aux panneaux photovoltaïques qui peuvent parfois diviser l’opinion en raison de leur aspect visuel, le solaire thermodynamique, avec ses miroirs élégamment alignés, peut s’intégrer de manière plus harmonieuse dans le paysage !

Le solaire thermodynamique en France

Pour déployer son plein potentiel, le solaire thermodynamique a besoin d’un taux d’ensoleillement bien supérieur à celui du solaire photovoltaïque. C’est pourquoi, la France n’est malheureusement pas le pays le plus propice au déploiement de cette technologie, au contraire de son voisin espagnol. En effet, la péninsule Ibérique se présente comme l’un des pionniers du solaire thermodynamique avec pas moins de 34 installations, déployant de 11 à 200 MW de puissance électrique.

Si l’Hexagone peut s’enorgueillir de sa gastronomie, du côté du solaire thermodynamique, le pays ne compte donc qu’une seule et unique centrale solaire de ce genre, située à Llo, dans les Pyrénées-Orientales. Cette usine de 36 hectares, conçue et exploitée par Suncnim, dispose de pas moins de 95 200 miroirs de Fresnel, soit 153 000 m² de surface baignée par le soleil, et a produit pas moins de 13 GWh d’électricité en 2021. Le centre a toutefois pour objectif d’augmenter sa production électrique annuelle pour atteindre les 20 GWh¹. Compte tenu de la faible intensité du rayonnement solaire en France, le solaire thermodynamique risque toutefois de passer inaperçu dans le paysage énergétique, malgré les moyens déployés en faveur des énergies renouvelables et notamment de l’énergie solaire. Toutefois, selon l’Ademe, l’accent est mis sur la la R&D, afin d’être en mesure, à terme, d’exporter le savoir-faire français à l’international. À défaut de capter les rayons solaires du territoire, le mieux reste encore d’exporter nos lumières 😉.

Le solaire thermodynamique représente une approche innovante et prometteuse pour exploiter l’énergie solaire et réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Avec ses avantages environnementaux, sa capacité de stockage, et son intégration paysagère, cette technologie pourrait bien être la clé pour un avenir énergétique plus durable, un peu partout dans le monde.

¹Source : Révolution Energetique – Visite au cœur de l’unique centrale solaire thermodynamique de France

Anaïs Hollard

Captivée par les sujets liés à l’énergie, Anaïs a longtemps collaboré avec de grands acteurs du secteur, avant de choisir la voie de l’indépendance, en tant que journaliste web. Aujourd’hui, elle continue de délivrer son expertise en matière d’énergie et de transition écologique. Ses passions : la lecture, l’écriture (forcément) et les DIY créatifs !

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