Alors que par l’effet photovoltaïque la production d’électricité paraît directe et simple à exploiter, comment expliquer que se développe en parallèle une autre filière, celle du solaire thermodynamique ? Pourquoi passer par un cycle eau vapeur ou un cycle similaire type moteur Stirling, avec les pertes à la source froide et le fameux rendement de Carnot, alors que par l’effet photovoltaïque la production d’électricité est directe et paraît si simple à exploiter ?
C’est ce que s’est efforcé de faire Claude Acket dans une remarquable étude disponible sur le site de sauvons le climat.
L’étude commence par rappeler quelques données sur le soleil.
L’irradiation solaire qui arrive sur terre est à son maximum d’environ 1 kW/m². Mesuré sur l’année en énergie thermique, le gisement solaire varie en France de 1 000 kWh/m² dans le nord, à 1 800 dans le sud. Au milieu du Sahara, ce gisement monte à 2 500.
Mais seule une fraction de cette énergie thermique pourra être captée. Par exemple, compte tenu des rendements avec les capteurs plans fixes utilisés pour le chauffage, nous pouvons compter annuellement en France de 400 à 700 kWh/m². Il faut souligner qu’il s’agit bien ici de kWh thermiques. En tenant compte du rendement de conversion, un seul km² de Sahara pourrait produire 250 GWh d’électricité par an. Ainsi il suffirait de couvrir un carré de 300 km de côté pour répondre aux besoins actuels d’énergie électricité dans le monde entier (20 000 TWh). De quoi rêver !
Après avoir présenté les différents procédés de concentration (en tour, par parabole ou en ligne), comparé les mérites des différents fluides récepteurs et les différents systèmes de conversion de la chaleur en électricité, l’étude compare les performances obtenues par deux installations de puissance équivalentes, installées dans des zones d’ensoleillement similaire l’une étant photovoltaïque, l’autre thermique.
Cette comparaison, longuement commentée conduit à la conclusion que, si pour les petites et moyennes installations, du fait de sa modularité et de sa simplicité le photovoltaïque s’impose face au solaire thermodynamique, le solaire thermique est plus compétitif que le solaire photovoltaïque au delà d’une puissance installée de quelque 50 MW. En outre, l’auteur fait remarquer :
- que l’un des gros avantages du thermodynamique est de pouvoir stocker de l’énergie sous forme de chaleur et de permettre ainsi d’allonger le nombre d’heures de production d’électricité en dehors des périodes ensoleillées, heures où les besoins sont en général maxima.
- que le solaire thermodynamique permet d’être « hybridé » avec une autre source d’énergie, comme le gaz ou la biomasse ce qui permet de mieux rentabiliser l’investissement de la partie production d’électricité classique lorsque le soleil fait défaut.
Bien que moins cher que le photovoltaïque, le solaire thermique produit le kWh électrique à un coût 4 fois plus élevé, encore à ce jour, que celui du marché de l’électricité. L’auteur conclut en faisant remarquer que l’ère de l’énergie bon marché risque bien d’être révolue avec l’envolée probable du prix des combustibles fossiles ou la mise en place éventuelle d’une taxe carbone ou de quotas payants si, en parallèle, le refus d’augmenter la part du nucléaire dans le mix énergétique européen persiste.
Vraiment très intéressant cet article de Claude Acket
Tout petit bémol : l'auteur écrit En outre dans les régions plus chaudes, mais aussi à l’avenir
dans nos pays tempérés avec les avancées de la climatisation, il y a accroissement des
besoins de jour en plein soleil.
La lecture de l'article nous a pourtant bien fait comprendre combien la route est longue - semée d'embuches et d'abandons - pour ce type d'installation.
Donc l'avenir ne peut être ici qu'à très long terme et vraisemblablement après le Pic du Pétrole.
Alors imaginer qu'on en sera encore à ces petites commodités telle la climatisation me laisse pantois !
Rédigé par : Jacques | 23 septembre 2010 à 00h04
Tout à fait d'accord et sur l'intérêt et sur le bémol
Les adhérents de SLC sont majoritairement des ingénieurs et il n'y a pas de honte à ça au contraire. J'ai souvent remarqué que les cadres supérieurs considéraient généralement passer les caisses sans payer un article comme de la malhonnêteté mais puiser sans vergogne dans les ressources de la terre comme de la bonne économie.
Et pourtant lorsque le prix du pétrole sera multiplié par x (et non plus à simplement + x%) quelles opportunités pour le travail d’ingénieur !
Bien sûr il y aura un transitoire difficile mais comme il y a refus général à s’y préparer (voir la contribution carbone) tant pis
Rédigé par : c10a | 23 septembre 2010 à 13h37
Excellent article.
Un bémol cependant sur l'hybridation évoquée: L’hybridation solaire thermodynamique/gaz risque de conduire à un pâté d’alouette. En effet, dans une installation à cycle combiné, la puissance des turbines à vapeur représente environ 1/3 du total, les turbines à gaz représentant les 2/3. Autrement dit, pour 100 MW de solaire, on aura 300 MW de gaz ; si le solaire produit la moitié du temps (430 GWh), le gaz produira dont 3 fois plus (1290 MWh). Mais la réalité risque d’être encore pire : si le gaz et le CO2 sont bon marché, il sera très tentant pour le producteur de dimensionner l’installation solaire sans stockage (200 MW avec les mêmes capteurs) et de produire la même énergie solaire (430 GWh) le quart du temps, en utilisant l’énergie gaz les trois quarts du temps ; celui-ci, avec 600 MW installés, produira alors 3900 GWh, soit 9 fois plus d’électricité que le solaire. Je soupçonne fortement les promoteurs de DESERTEC d’avoir ceci en tête et de n’utiliser l’argument du solaire que pour « verdir » l’électricité libyenne et, surtout, faire payer les liaisons DC transméditeranéennes par les budgets communautaires ENR
Rédigé par : Pierre Bacher | 29 septembre 2010 à 15h06
D'accord avec commentaire P BACHER
Pour votre info un site web qui permet l’estimation directe de l’énergie électrique produite annuelle
estimation de l’énergie électrique produite
A condition de savoir qu’un m2 correspond à ~0,135 kwc on retrouve les chiffres de la Centrale d'Amareleja
Rédigé par : Jacques | 30 septembre 2010 à 20h03