5 techniques pour concentrer le rayonnement solaire Révolution Énergétique

Temps de lecture: 5 min , Dernière mise à jour: 12/04/2024
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Energies alternatives ou renouvelables > Solaire thermique

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Cinq différentes techniques ont été conçues pour concentrer le rayonnement solaire, des techniques au stade expérimental ou en cours de développement. Ces techniques ont chacune leurs avantages et inconvénients, et leur choix dépend souvent de facteurs tels que la disponibilité de l'espace, le coût, et les conditions climatiques locales. Ce dossier montre 4 autres techniques plus complexes qui limitent leur adoption à grande échelle

5 techniques pour le solaire

Les Nouvelles Frontières de la Production d'Énergie Solaire à Travers l'Innovation dans la Concentration du Rayonnement. Les différentes techniques courantes pour capter l'énergie solaire :

  1. Miroirs paraboliques : Ces miroirs utilisent la forme d'un paraboloïde pour concentrer la lumière solaire sur un point focal. La concentration d'énergie issue du rayonnement solaire est obtenue par un système de miroirs paraboliques. C'est souvent utilisé dans les centrales solaires thermiques, où la chaleur concentrée est utilisée pour produire de la vapeur, qui alimente ensuite une turbine pour produire de l'électricité.
  2. Fresnel réflecteurs : Ces systèmes utilisent une série de miroirs plats disposés de manière à concentrer la lumière solaire sur un tube ou un récepteur central. Comme les miroirs paraboliques, cela peut être utilisé pour chauffer un fluide qui produit de la vapeur pour alimenter une turbine. Centrales thermiques à capteurs cylindro-paraboliques et lentilles de Fresnel
  3. Centrales solaires à tour : Ces centrales utilisent un grand nombre de miroirs appelés héliostats pour concentrer la lumière solaire vers le sommet d'une tour centrale, où un récepteur absorbe la chaleur pour produire de l'électricité. Centrales thermiques à tour comme celles de San Lùcar *.
  4. Concentrateurs photovoltaïques : Contrairement aux techniques ci-dessus qui produisent de la chaleur pour générer de l'électricité, les concentrateurs photovoltaïques concentrent la lumière solaire sur des cellules photovoltaïques pour augmenter leur efficacité et produire de l'électricité directement.
  5. Les centrales thermiques solaires à effet de cheminée solaire : ces types de centrales utilisent l'énergie solaire pour créer une différence de température entre la partie haute et basse d'une cheminée. La thermocirculation de l'air fait tourner une turbine d'alternateur pour produire de l'électricité.

* Centrale thermique de San Lùcar Andalousie (Espagne). Photo Picbleu.

Tours-centrale-solaire-Sanlucar-Espagne

Autres techniques solaires

Ces techniques moins courantes peuvent offrir des avantages spécifiques dans certaines situations, mais elles peuvent également présenter des défis techniques ou économiques qui limitent leur adoption à grande échelle.

  1. Concentrateurs paraboliques à double axe : Ces systèmes utilisent des miroirs paraboliques montés sur deux axes pour suivre précisément le mouvement du soleil tout au long de la journée, ce qui permet une concentration maximale de la lumière solaire sur un récepteur central.
  2. Concentrateurs linéaires Fresnel : Ces systèmes utilisent des lentilles de Fresnel linéaires pour concentrer la lumière solaire sur un tube ou un récepteur central, similaire aux concentrateurs Fresnel mais avec une configuration linéaire plutôt que circulaire.
  3. Dispositifs optiques non-imaging : Ces dispositifs utilisent des concepts optiques non traditionnels pour concentrer la lumière solaire sur un récepteur. Ils peuvent prendre différentes formes et configurations, souvent basées sur des principes géométriques avancés.
  4. Concentrateurs solaires à dispersion interne : Ces systèmes utilisent des matériaux transparents spéciaux pour concentrer la lumière solaire sur des cellules photovoltaïques intégrées, en utilisant la réflexion interne totale pour guider la lumière vers les cellules.

Solaire et moteurs stirling

Les centrales solaires à capteurs paraboliques couplés à des moteurs stirling. Ces centrales solaires utilisent un moteur Stirling placé sur le foyer de la parabole. Le moteur Stirling transforme la chaleur solaire captée en un mouvement sur un alternateur qui produit de l'électricité. Un récepteur parabole fait office de concentrateur solaire, un système électrique automatisé permet de suivre la course du soleil. La concentration des rayons chauffe un gaz contenu dans la source chaude d’un moteur Stirling. Celui-ci ne transforme pas le mouvement de translation en rotation, car ce moteur est généralement pourvu d’un alternateur linéaire qui produit l’électricité.

Les inconvénients des centrales thermiques solaires

L'inconvénient majeur est que ces installations nécessitent beaucoup d’espace, mais fournissent une puissance similaire à celle des centrales à énergies fossiles, et ce sans pollution ni émission de gaz à effet de serre, l'autre inconvénient est lié au fait que ces centrales ne fournissent pas d'électricité la nuit.

  1. soit, l'énergie est stockée : Une partie de la chaleur solaire apportée par le circuit primaire pendant les heures d'ensoleillement est stockée dans des volumes tampons afin de l'utiliser en absence de rayonnement.
  2. soit, on utilise une énergie fossile conventionnelle (gaz) pour prendre le relais du soleil la nuit.

L'Union européenne

Il n'y a jamais eu d'engouement pour les vraies énergies renouvelables

Dans l’Union européenne, les énergies renouvelables – solaire, hydraulique, biomasse, éolien et géothermie – ne représentent que 18,2 % de la production d’électricité et 11,7 % de la consommation finale d’énergie.

En France, le solaire thermique n'a pas pu s'imposer économiquement, échec probablement lié au choix du tout nucléaire particulièrement gourmand en budget de fonctionnement.

La centrale solaire Thémis située à Targasonne (Pyrénées-Orientales) avait pourtant démontré son efficacité technique après avoir été lancée en 1983 et abandonnée 3 ans après avec pour raison un "manque de rentabilité".



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