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Une mosaïque de sphères creuses brillantes opère sa magie sur la lumière du soleil

Les centrales à énergie solaire concentrée (CSP) s’appuient sur des systèmes de suivi complexes et coûteux pour suivre le soleil et maximiser le rendement de conversion. De nombreux petits «bols solaires» sphériques qui reflètent parfaitement la lumière du soleil sans jamais bouger pourraient faire des merveilles en termes de coût et d’efficacité pour la CSP.

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La CSP s’appuie sur des miroirs ou des réflecteurs pour concentrer l’énergie du soleil et l’orienter vers un certain type de récepteur solaire. À ce jour, tous les appareils sont équipés de concentrateurs mobiles qui suivent le soleil et réfléchissent la lumière concentrée sur un récepteur fixe. Le «champ» solaire ou les concentrateurs et leurs systèmes de suivi sophistiqués ne sont pas bon marché. Le projet MOSAIC, financé par l’UE, exploite des concentrateurs sphériques fixes, ou bols solaires, qui éliminent la nécessité de suivre le soleil grâce à leur optique unique. MOSAIC en a installé un grand nombre dans une conception modulaire innovante permettant de réaliser des économies importantes avec de nombreux avantages techniques et pratiques.

La forme des choses à venir

Il existe plusieurs types de conceptions de centrales à CSP qui varient en fonction de la forme des réflecteurs et de celle des récepteurs, et ensuite selon que la lumière est focalisée sur une ligne ou sur un point. Un collecteur cylindro-parabolique concentre l’énergie solaire sur un récepteur ou un tube absorbeur qui traverse la ligne focale du collecteur. Une tour solaire, aujourd’hui l’une des technologies solaires dont le développement est le plus rapide, utilisant des centaines ou des milliers de petits réflecteurs appelés héliostats pour concentrer les rayons du soleil sur un récepteur central placé au sommet d’une tour fixe. Les systèmes de Fresnel linéaires constituent une technologie émergente, comme le cylindro-parabolique, mais ils utilisent de nombreux petits miroirs plutôt qu’une seule grande installation. Les concentrateurs sphériques réfléchissent les rayons du soleil le long d’une ligne dirigée vers le soleil en passant par le centre de la sphère, à tout moment de la journée, sans aucun mouvement. Malgré leur potentiel de réduction des coûts bien établi, ils n’ont pas suscité beaucoup d’intérêt. Cristobal Villasante, le coordinateur du projet Tekniker, explique: «MOSAIC utilise de petits concentrateurs sphériques semi-fresnels en une configuration modulaire innovante. Chaque module se compose d’un concentrateur à miroir sphérique fixe et d’un récepteur mobile piloté par un système de suivi par câble peu coûteux. Ce changement radical dans le fonctionnement de la centrale à CSP est similaire dans son concept à l’énorme radiotélescope de l’Observatoire d’Arecibo, le site de l’émission la plus puissante jamais délibérément envoyée dans l’espace à la recherche d’une intelligence extraterrestre. L’énergie du soleil est collectée, concentrée et transférée au fluide caloporteur par chaque module. Les modules délivrent leur charge thermique au système de stockage qui fournit ensuite un bloc de puissance unique de grande capacité (> 1 GW) où l’électricité est produite de manière centralisée.»

Tout est possible

Les distances plus courtes entre le concentrateur solaire et le récepteur par rapport aux technologies typiques des tours solaires maximisent l’efficacité de la collecte d’énergie, minimisent l’atténuation atmosphérique et diminuent les exigences de précision des technologies de poursuite. Les taux de concentration élevés et les hautes températures de fonctionnement se traduisent par des rendements de cycle élevés. Une réduction du nombre de pièces mobiles diminue les coûts du champ solaire. L’ensemble de ces avantages réduit les coûts d’investissement tout en garantissant efficacité et fiabilité, ce qui abaisse considérablement le coût final de la production d’électricité. Grâce à la modularité, la puissance totale de la centrale est théoriquement illimitée et pourrait aller de quelques kilowatts à plus de 1 GW. MOSAIC entre maintenant dans la phase de mise en service. Selon Fabrizio Perrotta, responsable de la diffusion du projet, «nous ciblons les opérateurs de centrales et les acteurs industriels dans plus de 25 pays. Initialement destiné à la production d’électricité, MOSAIC peut également être opportunément utilisé pour la production de chaleur industrielle sans émission. Nous sommes actuellement en train d’identifier des applications.» Alors, attendez-vous à voir bientôt de brillantes mosaïques de minuscules concentrateurs sphériques décorer le paysage et contribuer à une énergie plus propre pour un monde de plus en plus vert!

Mots‑clés

MOSAÏQUE, solaire, énergie, CSP, concentrateur sphérique, bol solaire, cylindre parabolique, Fresnel, énergie solaire concentrée, tour solaire

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