Énergie solaire thermoélectrique : caractéristiques, applications et avancées

La énergie solaire thermoélectrique Le solaire thermique est une technologie prometteuse qui utilise la chaleur du soleil pour produire de l’électricité. Ce processus se produit dans des usines spécialisées appelées plantes thermosolaires, qui ont évolué depuis le début des années 80. Le principal avantage de cette technologie est qu’il s’agit d’une source d’énergie propre, abondante et surtout renouvelable.

Un fait intéressant est que tous les dix jours, la Terre reçoit du soleil la même quantité d’énergie qui existe dans toutes les réserves connues de pétrole, de gaz et de charbon réunies. Ce vaste potentiel fait de l’énergie solaire thermoélectrique la clé d’un avenir énergétique durable. Actuellement, différents types de centrales solaires thermiques coexistent, chacune présentant des caractéristiques spécifiques. L'Espagne occupe une position avantageuse avec plusieurs usines en activité et un secteur industriel consolidé, participant activement à des projets internationaux.

Ensuite, nous allons détailler les caractéristiques, les applications et l’importance de l’énergie solaire thermoélectrique dans le contexte énergétique mondial.

Qu’est-ce que l’énergie solaire thermoélectrique ?

Une centrale solaire thermique Son fonctionnement est similaire à celui d'une centrale thermique conventionnelle, mais elle utilise l'énergie solaire au lieu du charbon ou du gaz naturel. Le principe de base de ces plantes est simple : les rayons du soleil sont concentrés par une série de miroirs vers un récepteur central. C'est à ce stade que les températures peuvent atteindre 1.000 ° C.

Cette chaleur est transférée à un fluide (généralement des sels fondus ou des huiles thermiques) qui, lorsqu'il est chauffé, produit de la vapeur. Cette vapeur déplace des turbines reliées à des générateurs qui produisent de l'électricité. L’une des principales limites initiales des centrales solaires thermiques était qu’elles ne pouvaient fonctionner que pendant les heures d’ensoleillement. Cependant, avec les avancées technologiques, de nombreuses centrales disposent désormais de systèmes de stockage de chaleur, leur permettant de produire de l’électricité même la nuit.

Types de centrales solaires thermiques

Il existe actuellement trois principaux types de centrales solaires thermoélectriques. Bien qu’ils dépendent tous de la concentration de l’énergie solaire pour produire de l’électricité, ils diffèrent par la manière dont ils concentrent la lumière du soleil. Voyons chacun en détail :

Centrale solaire à tour thermique

Ce type de plante utilise héliostats, qui sont des miroirs montés sur des structures mobiles capables de suivre le mouvement du soleil. Ces miroirs concentrent les rayons du soleil sur un récepteur situé au sommet d'une tour centrale. L'énergie solaire concentrée en ce point est capable d'atteindre des températures supérieures à 600 ° C. À moyen terme, cette technologie s’est révélée très efficace et fiable, même si l’un de ses grands défis reste la réduction des coûts de construction. En Espagne, la centrale Gemasolar, située à Séville, est pionnière dans l'intégration du stockage thermique à long terme, qui permet de produire de l'électricité 24 heures sur XNUMX.

Antenne parabolique ou centrale thermique solaire à antenne de Stirling

Dans ce type d'usine, le miroirs paraboliques En forme de parabole, ils concentrent les rayons du soleil en un point focal où se trouve un moteur Stirling, qui produit de l'électricité de manière très efficace. Les températures élevées atteintes au point focal du disque entraînent le moteur qui produit de l'électricité en faisant tourner une turbine. Cette technologie a été mise en œuvre avec succès dans des endroits comme le désert de Mojave aux États-Unis.

Centrale solaire thermique à cuve parabolique

Les centrales électriques à cuve parabolique Ce sont les plus répandus au niveau commercial en raison de leur grande efficacité et de leurs coûts de mise en œuvre inférieurs. De longs miroirs incurvés en forme de cylindre parabolique captent la lumière du soleil et la concentrent dans un tube situé le long de son axe. Ce tube contient un fluide de transfert qui est chauffé et, grâce à un système d'échange thermique, produit de la vapeur pour entraîner une turbine. Plusieurs pays, dont l'Espagne, disposent déjà d'usines de ce type en activité.

Développement de l’énergie solaire thermoélectrique

Les premières bases de l’énergie solaire thermique ont été développées par Augustin Mouchot à la fin du XIXe siècle, mais ce n’est que dans les années 1980 que des applications commerciales viables ont commencé à être démontrées. Depuis lors, les progrès technologiques ont été significatifs, surmontant plusieurs obstacles clés :

• Coûts initiaux élevés: Même si les coûts des matériaux et de la construction étaient initialement prohibitifs, le développement de nouvelles technologies a considérablement réduit les coûts.
• Stockage d'Energie: Le principal défi était l'incapacité de produire de l'électricité la nuit en raison du manque de stockage thermique. Cependant, des centrales comme Gemasolar ont montré qu’il était possible de stocker de la chaleur dans des sels fondus et de produire de l’électricité pendant 24 heures.
• Conditions climatiques: Les régions à fort rayonnement solaire sont nécessaires toute l'année, ce qui a limité son installation dans des climats plus tempérés. Des projets tels que Desertec ont étudié la possibilité d'installer de grandes centrales dans des régions désertiques comme le Sahara, en utilisant des câbles de transport pour acheminer l'électricité vers l'Europe.

L'énergie solaire thermoélectrique en Espagne

L'Espagne est un pays leader au monde en termes d'installation de centrales solaires thermoélectriques. Les conditions géographiques et climatiques de l'Espagne, avec de vastes zones désertiques et un ensoleillement abondant, la positionnent comme un environnement idéal pour le développement de cette technologie. Les premières usines pilotes ont été construites dans le désert de Tabernas, à Almería, dans les années 80, avec le SSPS/CRS et le CESA 1. En 2007, l'Espagne a été pionnière commerciale avec l'usine à tour PS10 à Sanlúcar la Mayor, à Séville.

En 2011, 21 centrales solaires thermiques étaient déjà en service, pour une capacité totale de 852 MW. Selon l'association Protermosolar, ce chiffre devrait continuer à augmenter dans les années à venir. Ensemble, ces centrales feront de l'Espagne le plus grand producteur d'énergie solaire thermoélectrique au monde, ce qui en fera une référence en matière d'énergie renouvelable.

Applications de l'énergie solaire thermoélectrique

L’énergie solaire thermoélectrique a de multiples applications tant dans le domaine domestique qu’industriel. Certains des faits saillants comprennent :

• Eau chaude sanitaire et chauffage: Dans les maisons individuelles, l'énergie solaire peut couvrir jusqu'à 70 % de la consommation d'eau chaude sanitaire.
• Chauffage de piscine: Cette technologie permet de chauffer les piscines de manière efficace et durable tout au long de l'année.
• Production d'électricité domestique: Les propriétaires peuvent installer des panneaux solaires pour auto-produire de l'électricité et même revendre les surplus au réseau électrique général.
• applications industrielles: L'énergie solaire thermoélectrique est également utilisée dans des processus industriels qui nécessitent de grandes quantités de chaleur, comme la production d'électricité, la cuisson des aliments et la distillation de l'eau.

Avec des réglementations sur les émissions de plus en plus strictes et la hausse des prix des combustibles fossiles, l’énergie solaire thermique devient une alternative intéressante tant en termes de durabilité que d’économies économiques à long terme.

L’énergie solaire thermoélectrique continue de progresser et de se développer et est susceptible de jouer un rôle essentiel dans l’avenir de la production énergétique mondiale, en contribuant à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et en promouvant un modèle plus durable et écologique.