Thermique

On désigne par énergie solaire thermique la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique.

Il se décline de deux façons :

• En usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages solaires, cuisinières et sécheuses solaires.
• En usage indirect, la chaleur servant comme source d’énergie pour un autre usage : rafraîchissement solaire, centrales solaires thermodynamiques

La production de cette énergie peut être soit utilisée directement (pour chauffer un bâtiment par exemple) ou indirectement (comme la production de vapeur d’eau pour entraîner des alternateurs et ainsi obtenir une énergie électrique).
Le principe général est de concentrer les rayons solaires en un seul endroit.

Chauffe-eau et chauffage solaire.

A l’échelle d’une habitation individuelle ou collective, il est possible d’installer un chauffe-eau solaire, ou un chauffage solaire : il s’agit de capteurs vitrés installés le plus souvent sur la toiture, dans lesquels circule un liquide caloporteur réchauffé par le rayonnement solaire, qui transmet ensuite la chaleur à un chauffe-eau et éventuellement à un plancher chauffant basse température.

Centrale solaire thermodynamique

Une centrale solaire thermique (ou centrale solaire thermodynamique ou encore heliothermodynamique) est une centrale qui concentre les rayons du soleil à l’aide de miroirs afin de chauffer un fluide caloporteur qui permet en général de produire de l’électricité. C’est par exemple la centrale solaire de Vignola (Corse-du-Sud) et ce sera le cas de la Centrale solaire Thémis (Pyrénées) qui après avoir été abandonnée en 1986 a été reprise en 2006 pour un nouveau projet qui sera opérationnel au plus tôt en 2010.

On distingue :

• Les centrales à tour
• Les centrales constituées de capteurs cylindro-paraboliques
• Les centrales constituées de capteurs paraboliques

Une centrale à tour est constituée d’un champ de capteurs solaires spéciaux appelés héliostats qui concentrent les rayons du soleil. Les miroirs sont concentrés sur des tubes où un liquide caloporteur est porté à haute température. Ce liquide caloporteur envoyé dans une chaudière transforme de l’eau en vapeur. La vapeur fait tourner des turbines qui entraînent des groupes électrogènes.
Parmi les plus anciennes installations on trouve celle d’Albuquerque aux États-Unis d’une puissance de 5 MW (1976), celle de Luz Solar Energy en Californie d’une puissance de 354 MW (1985), Solar 2 en Californie (1996) d’une puissance de 10 MW et celle de Kramer jonction également située en Californie d’une puissance de 150 MW. En février 2006, une nouvelle installation de 64 MW a été mise en service à Boulder City, Nevada aux États Unis.
Avec les États-Unis, d’autres pays ont des projets ou des réalisations en cours :

• Solar 3, à Alméria en Espagne (15 MW)
• La Cassacia, à proximité de Rome (20 MW)
• Andasol I Aldeire près de Grenade en Espagne (50 MW)
• Sanlucar la Major à proximité de Séville en Espagne (302 MW) ; dont 11 MW mis en service en 2007
• Victorville en Californie (500 MW)
• à proximité de Los Angeles dans le désert de Mojave (500 MW)
• Phoenix en Arizona (300 MW)
• Abou Dhabi (500 MW)
• Beni Mathar , Oujda , Maroc ( 470 MW )

La centrale solaire Américaine Solar 2 présente la caractéristique de pouvoir encore fonctionner 3 heures une fois que le soleil n’est plus là. Au lieu d’utiliser des batteries pour stocker l’énergie, le stockage se fait dans des cuves contenant une saumure. L’énergie est stockée sous forme de chaleur (500/600 degrés Celsius) dans la saumure, ce qui permet à la centrale de continuer à fonctionner en l’absence de soleil.
Cette technique est reprise dans la centrale Solar 3 en construction à Alméria en Espagne, mais cette fois l’autonomie sans soleil va passer à 16 heures, ce qui lui permettra de fonctionner nuit et jour lors des périodes de fort ensoleillement. Ce type d’installation est destiné aux régions à fort ensoleillement comme la Californie ou le sud de l’Espagne.
En dehors des centrales solaires héliothermodynamiques, une entreprise Américaine (Stirling Energy Systems) a mis au point des capteurs cylindro-paraboliques de forte puissance qui suivent le soleil dans sa course et sont en fait des mini centrales héliothermodynamiques.
Un projet surprenant mais néanmoins sérieux est en cours en Australie, c’est le Projet de Buronga sur le principe d’une Tour Solaire. Dans une tour géante de 1000 mètres, l’air chauffé par un procédé solaire thermique, montera en tourbillonnant et entraînera des turbines situées à son sommet. Il s’agit ici de déclencher et de domestiquer le phénomène de la tornade (ou de l’ouragan, comme on veut) pour produire de l’électricité. Comme la puissance fournie par une hélice entraînée par le vent dépend du cube de la vitesse du vent, on voit que ce procédé peut faire rêver. Pour l’instant ce n’est qu’un projet, même si la réalisation est décidée officiellement et les budgets votés. Il va falloir attendre 2010 (et peut être même un peu plus) pour connaître le résultat.
Des initiatives originales d’installations collectives se situent en Suède et au Danemark. À partir de capteurs thermiques, le stockage de la chaleur d’été se fait dans des gisements granitiques souterrains pour être récupérée l’hiver.

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