L'énergie solaire thermique est une technologie permettant de générer de l'énergie thermique à partir de l' énergie du soleil.Cette technologie est généralement utilisée par les centrales solaires thermodynamiques pour obtenir de l'électricité.
L'énergie solaire thermique est une source d'énergie renouvelable et n'émet donc pas de gaz à effet de serre.
Ce processus de production d'électricité est réalisé dans des centrales solaires dites thermoélectriques ou des centrales solaires thermodynamiques. Les premières centrales solaires thermiques ont été construites en Europe et au Japon au début des années 1980.
Différence entre un générateur thermoélectrique solaire et les centrales photovoltaïques
La différence entre l'énergie thermoélectrique est la manière de produire de l'énergie électrique.
Les centrales solaires thermodynamiques fonctionnent en concentrant le rayonnement solaire en un point focal pour générer de la vapeur. Plus tard, la vapeur entraîne des turbines et produit de l'électricité.
D'autre part, les panneaux solaires photovoltaïques utilisent un autre principe physique : l'effet photoélectrique. Les panneaux solaires sont constitués d'un matériau qui, lorsqu'il est frappé par un photon, libère un électron, générant un courant électrique.
Comment fonctionne une centrale thermoélectrique ?
Le fonctionnement d'une centrale thermo solaire est similaire à celui d'une centrale thermique ou nucléaire. L'élément distinctif entre eux est le combustible ou la source de chaleur.
Les centrales thermiques utilisent des combustibles fossiles tels que le charbon ou le gaz pour produire de la chaleur. Les centrales nucléaires utilisent l'énergie nucléaire des atomes d'uranium pour produire de l'énergie thermique. D'autre part, les centrales thermoélectriques utilisent le rayonnement solaire.
Les miroirs concentrent les rayons du soleil dans un récepteur qui atteint des températures élevées allant jusqu'à 1 000 degrés Celsius. Cette énergie thermique est utilisée pour chauffer un fluide et produire de la vapeur. La vapeur a généré une pression accrue, permettant à une turbine à vapeur de se déplacer. En parallèle, cette turbine entraîne une génératrice qui sera chargée de convertir l'énergie mécanique en électricité.
Quelles sont les techniques utilisées pour concentrer le rayonnement solaire ?
Différents types de concentrateurs avec différentes températures maximales sont obtenus avec leurs rendements thermodynamiques correspondants. Ils sont les suivants :
Capteurs solaires cylindro-paraboliques : Un capteur solaire cylindrique parabolique se compose d'un réflecteur parabolique linéaire qui concentre la lumière sur un récepteur positionné le long de la ligne focale du réflecteur.
Miroirs de Fresnel linéaires compacts : ils sont constitués de réflecteurs constitués de nombreuses bandes minces et plates de miroirs qui concentrent la lumière du soleil sur des tubes dans lesquels le fluide caloporteur est pompé.
Stirling Disc est un réflecteur qui suit le Soleil avec l'aide de deux axes. En particulier, le disque est un réflecteur parabolique unique qui concentre la lumière dans un récepteur positionné au point focal du réflecteur.
Tour d'énergie solaire centrale : ces types de centrales solaires consistent en un ensemble de réflecteurs appelés héliostats qui concentrent la lumière du soleil sur un récepteur central installé dans une tour pour convertir de l'eau en vapeur et actionner des turbines. Parce que la position relative du Soleil varie, les héliostats doivent avoir la capacité de se réorienter en suivant deux axes.
Quels sont les avantages et les inconvénients de cette technologie ?
Comme toutes les technologies, les centrales solaires thermodynamique ont des avantages et des inconvénients :
Avantages des centrales solaires thermodynamiques
Le principal avantage est que le combustible utilisé est le rayonnement solaire.
C'est une ressource gratuite et inépuisable. Pour cette raison, nous pouvons le traiter comme une énergie renouvelable.
Quant aux centrales à énergie fossile, elles n'utilisent pas d'énergies fossiles. Ils n'émettent donc pas de gaz à effet de serre et ne contribuent pas à aggraver le problème du changement climatique.
Son efficacité de conversion d'énergie est supérieure à celle des systèmes d'alimentation PV ordinaires.
Inconvénients de l'énergie thermoélectrique solaire
Le principal inconvénient réside dans l'horaire et la météo qui ne permettent pas de générer une quantité constante d'énergie électrique.
Au départ, les premières centrales ne pouvaient fonctionner que pendant les heures d'irradiation solaire, mais aujourd'hui il est possible de stocker de la chaleur le jour pour produire de l'électricité la nuit.
D'autre part, l'entretien de ces installations implique de nettoyer en permanence de grandes surfaces de réflecteurs. Pour cette raison, la consommation d'eau et de produits chimiques est abondante.
Quelle est l'influence de la géographie sur les centrales solaires thermoélectriques ?
Les systèmes d'énergie solaire à concentration sont toujours constitués de miroirs et de lentilles qui regroupent la lumière directe du soleil et d'un récepteur qui contient un liquide chauffé par la lumière groupée.
La partie diffuse de la lumière solaire, la quantité de lumière diffusée par les nuages et les particules dans l'atmosphère, ne peut pas être regroupée et n'est donc pas utilisée par ce système. En conséquence, les systèmes solaires thermiques ne conviennent que pour les zones avec peu de nuages.
Par exemple, aux Pays-Bas, 60 % de la lumière est constituée de lumière diffuse. Par conséquent, l'énergie solaire thermique ne peut pas être utilisée aux Pays-Bas et en Flandre, mais il y a suffisamment d'énergie solaire dans les tropiques et dans le sud de l'Espagne, de l'Italie et de la Grèce.
