Les centrales solaires thermiques à haute température sont des centrales thermiques qui concentrent l'énergie solaire en un point focal pour produire d’électricité.
La température de fonctionnement atteinte à l'aide de cette technique de concentration est supérieure à 500 degrés Celsius - cette quantité de fluide caloporteur d'énergie pour produire de la vapeur à l'aide d'échangeurs de chaleur.
La source d'énergie dans une centrale solaire à haute température est le rayonnement solaire. Pendant ce temps, une centrale thermique conventionnelle utilise des combustibles fossiles tels que le charbon ou le gaz.
La source d'énergie est la principale différence entre les centrales thermiques conventionnelles, puis tous les types de centrales thermoélectriques fonctionnent de la même manière :
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La vapeur générée entraîne une turbine à vapeur pour obtenir de l'énergie mécanique.
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L'énergie mécanique entraîne des générateurs de puissance pour obtenir de l'énergie électrique.
L'énergie solaire thermoélectrique pourrait fournir 6 % de la demande mondiale d'électricité en 2030 et atteindre 12 % en 2050 si les bonnes conditions sont réunies.
Le four Solaire d'Odeillo (Pyrénées-Orientales) est un des fours les plus puissants du monde avec une production annuelle de 2.400 heures d'ensoleillement.
C'est une source d’énergie renouvelable comme la solaire photovoltaïque qui n'émet pas de gaz à effet de serre. De plus, il est parfaitement adapté aux différentes régions du monde fortement irradiées.
Les centrales solaires à haute température n’ont aucun système de stockage et toute la production va au réseau de distribution électrique.
L’énergie solaire concentrée devrait assurer près de 10% de la production électrique mondiale à l’horizon 2050 selon les experts de l’Agence internationale de l’énergie.
Les technologies utilisées dans ce un centrale solaire thermodynamique sont :
1. Capteurs solaires paraboliques
Les capteurs à auge parabolique concentrent le rayonnement solaire à travers des miroirs de forme parabolique dans un tuyau absorbant qui passe par l'axe de la parabole. A l'intérieur de ce tuyau absorbant est chauffé un fluide qui peut atteindre des températures allant jusqu'à 450ºC grâce à la chaleur solaire.
Selon l'application solaire et la température à atteindre, un type de fluide ou un autre est utilisé.
2. Centrales solaires à tour
Ce système d'énergie solaire thermique est basé sur la concentration du rayonnement solaire vers un point sur une tour. Il est également connu sous le nom de systèmes récepteurs centraux.
Ces projets de centrales solaires à concentration sont constitués d'un champ d'héliostats (miroirs mobiles à 2 axes). Les héliostats captent et concentrent le rayonnement solaire sur un récepteur, installé au sommet d'une tour centrale.
Le récepteur solaire central génère de la vapeur à haute température. La vapeur générée est ensuite utilisée pour entraîner une turbine à vapeur. Grâce à la turbine à vapeur, un travail mécanique est obtenu sous forme d'énergie cinétique (un arbre en rotation) qui, grâce à un générateur électrique, va être convertie en énergie électrique.
3. Disques paraboliques
Le fluide situé dans le récepteur est chauffé à des températures de plus de 750 degrés Celsius, obtenant ainsi une certaine énergie thermique. L'énergie thermique obtenue est utilisée par le moteur Stirling ou la micro turbine pour produire de l'électricité.
Cette technologie est encore en expérimentation et est encore moins rentable que celle des miroirs à tour ou paraboliques.
4. Récepteurs de Fresnel linéaires
Les réflecteurs linéaires de Fresnel sont un système de concentration de rayonnement solaire similaire aux miroirs paraboliques. Dans ce cas, ces capteurs solaires linéaires portent des miroirs plats normaux et simulent la courbure des miroirs paraboliques creux (plus chers) en faisant varier l'angle de chaque rangée avec un seul axe de suivi.
Le principal avantage du système de récepteur linéaire Fresnel est sa simplicité d'installation et son faible coût, bien que l'efficacité énergétique soit inférieure à celle de la technologie du capteur à cylindre parabolique (CCP).
