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Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

Énergie solaire thermoélectrique

Énergie solaire thermoélectrique

L' énergie solaire thermoélectrique est une technologie pour générer de l'énergie électrique ou de l'électricité en utilisant l' énergie thermique qui vient du Soleil (chaleur solaire). Ce type d'énergie est aussi souvent appelé énergie thermoélectrique.

Ce processus de production d'électricité est réalisé dans des centrales solaires dites thermoélectriques ou des centrales solaires thermiques. Les premières centrales solaires thermiques ont été construites en Europe et au Japon au début des années 80.

Comment fonctionne une centrale solaire thermique?

Le fonctionnement d'une centrale solaire thermique est similaire à celui d'une centrale thermique ou à celui d'une centrale 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 présente dans les atomes d'uranium pour générer de l' énergie thermique. En revanche, les centrales thermoélectriques utilisent le rayonnement solaire .

Les rayons du soleil sont concentrés par des miroirs dans un récepteur qui atteint des températures élevées pouvant atteindre 1 000 degrés Celsius. Cette énergie thermique est utilisée pour chauffer un fluide et générer de la vapeur. La vapeur générée, qui a une haute pression, permet à une turbine à vapeur de se déplacer. Dans le même temps, cette turbine entraîne un générateur qui sera chargé de convertir l'énergie mécanique en électricité.

Loi sur la conservation de l'énergie

Comme l'annonce la loi de conservation de l'énergie: Dans tout ce processus, l'énergie est transformée. L'électricité n'est donc pas créée mais est une succession de transformations énergétiques:

  1. Tout d'abord, nous avons l' énergie interne des atomes qui composent le Soleil.
  2. Ils sont transformés en énergie nucléaire dans des réactions de fusion nucléaire .
  3. L'énergie se déplace vers la Terre sous forme d' énergie électromagnétique.
  4. Cette énergie est transformée en énergie thermique en impactant contre les capteurs solaires.
  5. L'énergie thermique est convertie en énergie mécanique grâce aux turbines à vapeur.
  6. Enfin, un générateur transforme l' énergie mécanique en énergie électrique.

Quelles techniques sont utilisées pour concentrer le rayonnement solaire?

Il existe différents types de concentrateurs avec lesquels différentes températures maximales sont obtenues avec leurs rendements thermodynamiques correspondants. Ils sont les suivants:

  • Concentrateur solaire cylindrique parabolique . Un concentrateur 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.
  • Réflecteur Fresnel linéaire compact . Les réflecteurs de Fresnel sont constitués de nombreuses bandes de miroirs minces et plates qui concentrent la lumière du soleil sur les tubes dans lesquels le liquide de travail est pompé.
  • Disque de Stirling . Un disque de Stirling est un réflecteur qui suit le Soleil sur deux axes. En particulier, le disque est un réflecteur parabolique unique qui concentre la lumière dans un récepteur positionné au point focal du réflecteur.
  • Centrale solaire à tour centrale.  Une centrale solaire à tour centrale se compose d'un ensemble de réflecteurs appelés héliostats qui concentrent la lumière du soleil sur un récepteur central installé dans une tour. 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 thermiques présentent des avantages et des inconvénients:

Avantages des centrales solaires thermiques

Le principal avantage est que le carburant utilisé est le rayonnement solaire. Une ressource gratuite et inépuisable. Pour cette raison, elle est considérée comme une énergie renouvelable. Quant aux centrales à énergie fossile, elles n'utilisent pas de combustibles fossiles, elles n'émettent donc pas de gaz à effet de serre et ne contribuent pas à aggraver le problème du changement climatique.

Inconvénients des plantes solaires thermoélectriques

Le principal inconvénient réside dans le calendrier et les conditions météorologiques qui ne permettent pas de générer une quantité constante d'énergie électrique. Initialement, les premières centrales ne pouvaient fonctionner que pendant les heures d'irradiation solaire, mais aujourd'hui il est possible de stocker la chaleur le jour pour produire de l'électricité la nuit.

D'autre part, l'entretien de ces installations implique de nettoyer constamment 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 thermiques?

    Les systèmes à énergie thermique concentrée sont toujours constitués de miroirs et / ou 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, c'est-à-dire la partie de la lumière diffusée par les nuages ​​et les particules dans l'atmosphère, ne peut pas être regroupée et n'est donc pas utilisée par ce type de système. En conséquence, les systèmes solaires thermiques ne conviennent que pour les zones avec peu de nuages.

    Aux Pays-Bas, par exemple, en moyenne, 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, l'Italie et la Grèce.

    Pourquoi les fermes solaires ne sont-elles pas créées dans les déserts?

    Théoriquement, les centrales à miroir au  Sahara  dans une zone de la taille de la France (1/5 du Sahara) peuvent fournir la consommation énergétique mondiale actuelle. Cependant, en Europe, deux obstacles pratiques freinent les investisseurs:

    • La coopération entre les pays européens et nord-africains est telle que les risques d'investissement sont plus importants en Afrique du Nord qu'au sein de l'UE.
    • L'organisation du transport d'électricité entre les continents, bien qu'il existe  déjà  des lignes électriques.
    Auteur :

    Date de publication : 29 mars 2017
    Dernier examen : 12 avril 2020