La production d’électricité solaire suit le même principe que les autres transformations de chaleur en électricité (centrales thermiques, centrales nucléaires…). On transforme la chaleur en énergie mécanique, sous la forme d’un gaz porté à haute température et haute pression qui fait tourner une turbine. Puis cette énergie mécanique est transformée en électricité : la turbine entraîne un alternateur. Pour que le système ait un bon rendement, il est indispensable d’obtenir des hautes températures pour chauffer le gaz.
Les capteurs solaires, même sous vide, ne permettent pas d’atteindre les très hautes températures nécessaires. Le principe d’une centrale solaire va donc être de concentrer les rayons solaires vers un point, comme on le fait avec une loupe pour enflammer un bout de papier !
Il existe 3 types de centrales solaires, en fonction de la méthode de focalisation des rayons solaires :
Les centrales à collecteurs cylindro-paraboliques : ce sont des alignements parallèles de longs miroirs hémicylindriques, qui tournent autour d’un axe horizontal pour suivre la course du soleil. Les rayons solaires sont concentrés sur un tube horizontal, où circule le fluide caloporteur qui servira à transporter la chaleur vers la centrale elle-même. La température du fluide peut monter jusqu’à 500° C. Ce type de centrale est le plus fréquent.
Les centrales à tour : un ensemble de miroirs orientables situés au sol concentrent tous le rayonnement solaire avec précision sur un même point : une chaudière située en haut d’une tour. La température obtenue ainsi est de 600° C.
Les centrales à collecteurs paraboliques : la même forme que nos antennes paraboliques, mais en plus grand ! Les paraboles ont un diamètre de 10 à 20 m et sont orientables.
Le rayonnement solaire est concentré sur la focale de la parabole, où se trouve une mini-centrale électrique. La température obtenue atteint 800° C. La mini-centrale produit de l’électricité grâce à un moteur Stirling, qui fonctionne non pas avec du carburant mais grâce à un apport de chaleur extérieur. Les pistons du moteur se déplacent sous l’effet de l’expansion d’un gaz en un point où arrive la chaleur et de sa contraction en un point plus froid.
Les centrales solaires ne fonctionnent que le jour. Pour leur assurer un fonctionnement continu, on peut stocker du fluide caloporteur chaud dont on se servira la nuit, ou brûler des carburants traditionnels (gaz, charbon…) une fois le soleil couché.
Les centrales solaires ne peuvent pas être installées n’importe où. Pour qu’elles soient rentables, il faut :
- beaucoup de soleil pendant la plus grande partie de l’année ;
- une bonne transparence de l’air (donc dans une zone non polluée) ;
- beaucoup d’espace libre pour installer les miroirs et paraboles (2ha/MW de puissance) ;
- une zone plate si possible (pour faire des économies de pompage du fluide caloporteur) ;
- un réseau électrique pas trop éloigné, pour y apporter l’électricité produite.
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