Centrales solaires thermiques
Les centrales thermiques solaires produisent de l'électricité à partir de la chaleur du rayonnement solaire.
Il existe différents types de centrales solaires mais dans tous les cas le rayonnement solaire est concentré pour chauffer un fluide à haute température.
Comme il existe quatre différents moyens pour concentrer le rayonnement solaire, il y a quatres types de centrales en opération ou en cours de développement.
Les centrales solaires à effet de cheminée solaire utilisent l'énergie solaire pour créée une différence de température entre la partie basse et la partie haute d'une cheminée. C'est la thermocirculation de l'air qui fait tourner une turbine pour produire de l'électricité.
Centrales thermiques à capteurs cylindro-paraboliques
Dans les centrales à capteurs cylindro-paraboliques, le fluide dans le circuit primaire est chauffé par le soleil et ensuite il chauffe à son tour l'eau d'une chaudière à vapeur, elle-même reliée à une turbine et à un alternateur pour produire de l'électricité.
Cette technique solaire est similaire à celui utilisée dans les centrales thermiques conventionnelles. Cependant, les combustibles fossiles ou nucléaires sont remplacés par l'énergie solaire.
Capteur cylindro-parabolique à la centrale solaire de Kramer Junction en Californie.
Centrales thermiques à tour
Le fonctionnement des centrales à tour est le même que celui des centrales à capteurs cylindro-paraboliques.
Centrale solaire à tour sur la Plate-forme solaire d'Almeria en Espagne
Centrales thermiques à capteurs paraboliques
En général, les centrales à capteurs paraboliques utilisent un moteur Stirling au foyer du parabole. Le moteur Stirling transforme la chaleur en mouvement qui fait tourner un alternateur pour produire de l'électricité directement.
Les centrales solaires à concentration fonctionnent avec le rayonnement direct du soleil. Comme elles ont un faible rendement (d'environ 15 %), elles ne sont viables que dans les régions avec un fort ensoleillement, supérieur à 1800 kWh/m² et un ciel pur.
Actuellement on trouve les sites de recherche et de développement dans le Sud de l'Espagne, le Sud-ouest des Etats-Unis, en Israël ou en Australie.
L'inconvénient des centrales solaires à concentration est qu'elles ne peuvent pas produire d'électricité la nuit. Il y a deux solutions pour palier à ce problème:
- soit, une partie de la chaleur apportée par le circuit primaire pendant les heures d'ensoleillement est stockée afin de l'utilisée pendant la nuit,
- soit, on utilise un carburant conventionnel comme le gaz pour prendre le relais du soleil dans son absence.
Les centrales thermiques solaires peuvent alimenter une village isolée avec un capteur parabolique ou cylindro-parabolique de 10 à 25 kW, ou bien le réseau électrique avec une centrale solaire jusqu'à 100 MW.
Capteur parabolique "Euro-dish" sur la Plate-forme solaire d'Almeria en Espagne.
Centrales solaires à effet de cheminée
La centrale expérimentale de 50 kW à Manzanares
Centrales solaires à réflecteurs de Fresnel
L'absorbeur est un tube sous vide stationnaire sur un axe Est-Ouest.
Des miroirs plans étroits sous l'absorbeur sont orientés individuellement pendant la journée afin de concentrer le rayonnement solaire sur l'absorbeur.
L'institut d'énergie solaire Fraunhofer ISE et le centre aérospatial allemand DLR avec leurs partenaires industriels les partenaires industriels (MAN Ferrostaal Power Industry GmbH et Solar Power Group GmbH) ont réalisè un prototype au "Plataforma Solar de Almería" dans le Sud de l'Espagne en 2007.
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Centrales thermiques à capteurs cylindro-paraboliques
La plus grande centrale thermique solaire au monde à Kramer Junction en Californie utilise une technologie à de captage du rayonnement solaire par des capteurs cylindro-paraboliques.
Centrales thermiques à tour
Le principe des centrales thermiques à tour est la concentration avec des miroirs du rayonnement solaire vers une chaudière en haut de la tour.
Centrales solaires à capteurs paraboliques
De nombreux modèles capteurs paraboliques des centrales thermiques ont vu le jour depuis 30 ans, l'objet principal étant d'augmenter les performances et de diminuer les coûts.
Centrales thermiques à effet cheminée
Dans une centrale thermique à effet de cheminée l'électricité est produite quand l'air montant passe à travers des turbines des générateurs à l'entrée de la cheminée.
Centrales à réflecteurs de Fresnel
En août 2010, a été inauguré le pilote de module solaire à concentration en technologie Fresnel sur le site de Lagoubran. C'est le seul exemple de technologie solaire concentré qui soit opérationnel sur le territoire français.