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Version du 24 Avril 2002

LE SOLAIRE THERMODYNAMIQUE

par Bruno Rivoire, responsable du « groupe d’évaluation scientifique Thémis » de 1982 à 1987, actuellement ingénieur de recherche à l’IMP, un laboratoire propre du CNRS (site d’Odeillo), membre de l’AEPN.

Introduction

On désigne par « solaire thermodynamique » l'ensemble des techniques qui visent à transformer l'énergie rayonnée parle soleil en chaleur à température élevée, puis celle-ci en énergie mécanique (et électrique) à travers un cycle thermodynamique.
Ces techniques sont encore, pour l’essentiel, dans un état expérimental. Le présent chapitre a pour objet de décrire et de commenter l’importante campagne de travaux de développement qui a été menée sur ces sujets depuis 1980 dans les pays industrialisés.
Après unbref historique, nous passerons en revue les techniques explorées, puis nous exposerons rapidement les caractéristiques du gisement à exploiter et les données environnementales concernées. Enfin nous commenterons le résultat des expériences et les perspectives qu’elles offrent.

Donc, au début des années 80, dans l'inquiétude générale des pays industrialisés de manquer de pétrole à bon marché,plusieurs projets de centrales électro-solaires voient le jour, lancés par des états ou par des organismes internationaux :

❑ CRS à Almeria en Espagne, centrale à sodium liquide construite par l'AIE (1981, 3700m2 de miroirs[1]),
❑ SUNSHINE à Nio Town, centrale à eau-vapeur, (Japon, 1981, 12900m2 de miroirs),
❑ EURELIOS à Adrano en Sicile, centrale à eau-vapeur, (CEE, 1981, 6200m2 demiroirs),
❑ SOLAR ONE à Barstow, centrale à eau-vapeur, (Californie, USA,1982, 71500m2 de miroirs),
❑ THEMIS à Targasonne, centrale à sel fondu, (France, 1982, 11800m2 de miroirs),
❑ CESA 1 à Alméria, centrale à eau-vapeur, (Espagne, 1983, 11900m2 de miroirs),
❑ SPP-5 à Shchelkino, centrale à eau-vapeur, (Crimée, Ukraine, URSS à l'époque, 1985, 40000m2 de miroirs).

Tous ces projets mettenten œuvre des « centrales à tour » (voir ci-dessous) et ont pour objet d'explorer les possibilités technico-économiques de cette filière imaginée depuis longtemps mais jamais expérimentée auparavant.
A la même époque (1979) est constituée à l'aide de capitaux israéliens une société privée, Luz, qui se propose de construire et d'exploiter en Californie, à la faveur de règles fiscales avantageuses,plusieurs centrales électro-solaires de grande taille avec appoint de combustible fossile (du gaz en l’occurrence). Celles là seront basées sur la technique des miroirs cylindro-paraboliques d'orientation nord-sud et utiliseront les champs de miroirs les plus importants (de 106000 à 480000m2) .
Enfin, divers organismes de recherche des pays industrialisés lancent des actions variées dans ledomaine de l'utilisation des miroirs paraboliques (de 50 à 400m2) utilisés individuellement (ou quasi individuellement) pour la génération d'électricité par des unités de faible puissance.
Vingt ans plus tard, après que « Solar One » ait été transformée en centrale à sel fondu à l’image de Thémis et ait fonctionné sous le nouveau nom de Solar Two pendant trois ans (1996-1999), il n'existe plus decentrale à tour en fonctionnement, tandis que les centrales « Luz » continuent à produire de l'électricité partiellement solaire bien qu'elles aient changé de main après la faillite de la société. Les expériences d'utilisation des paraboles élémentaires continuent (USA, Espagne, Allemagne, Australie), principalement sous la forme de générateurs à moteur «  Stirling  » , mais restent, comme cegénérateur, au stade de rêve d'ingénieur.
Toutes ces réalisations ont eu un caractère expérimental prononcé et leur production est restée très modeste (centrales Luz) sinon marginale (centrales à tour).

Les aspects techniques

Toute installation thermodynamique solaire doit remplir les mêmes fonctions pour transformer l’énergie du rayonnement incident en énergie électrique avec la meilleure...
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