Energie solaire



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L'énergie solaire thermique

En 1878, lors de l'Exposition universelle qui se tient à Paris, Augustin Mouchot, professeur de mathématiques, présente un récepteur solaire de 20 m2 qui est récompensé par une médaille d'or. Cet ancien instituteur, devenu chercheur, était convaincu que les ressources en charbon allaient s'épuiser et que le soleil serait l’énergie de demain. Quatre ans plus tard, son associé, l'ingénieur Abel Pifre, utilise un concentrateur solaire de même type pour actionner une machine à vapeur permettant d’imprimer un journal. Aujourd'hui, à travers le monde, près de soixante-dix centrales solaires à concentration utilisent ce même principe pour chauffer et vaporiser un fluide qui fera tourner une turbine afin de produire de l'électricité. Depuis le début des années 2000, cette filière dite du solaire à concentration, appelée aussi filière du solaire thermodynamique, connaît un véritable essor au niveau international, sous l'impulsion notable de l'Espagne. La France a été pionnière dans les recherches menées sur le solaire à concentration. Le chimiste Félix Trombe démarre en 1949 la construction d’un four solaire à Mont-Louis, dans les Pyrénées-Orientales. Puis, il dirige à Font-Romeu la construction de son ''grand frère'', le four solaire d'Odeillo. Mis en service au début des années 70, ce four est toujours en activité et reste une référence mondiale. Ses 63 miroirs orientables et son miroir parabolique de 54 mètres de large et 40 mètres de haut permettent de concentrer 10 000 fois le rayonnement du Soleil et d'atteindre ainsi, en quelques secondes, des températures jusqu’à 3500°C simulant des conditions extrêmes utilisées pour l’étude de nouveaux matériaux et la production de carburants de synthèse. En 1979, le CNRS et EDF lancent à proximité d’Odeillo la construction de la centrale solaire à tour Thémis qui commence à produire de l'électricité à partir de 1983. Mais dans un contexte national privilégiant le nucléaire, Thémis est arrêtée trois ans plus tard. Le faible potentiel solaire de la métropole est aussi mis en avant pour justifier cette fermeture : les centrales solaires à concentration ne sont en effet rentables que dans les zones bénéficiant d’un fort ensoleillement direct, regroupées dans ce que l’on appelle la ceinture solaire. Cependant, même dans ces zones privilégiées, il arrive que des nuages passent au-dessus des centrales. Pour assurer une production d'électricité continue au cours de la journée, ces centrales brûlent, ponctuellement, des combustibles secondaires pour faire tourner leurs turbines : fioul, gaz naturel, bois. D’autre part, certaines fournissent de l'électricité après le coucher du Soleil grâce à de grands réservoirs de sels fondus conservant la chaleur pendant plusieurs heures. D'ici 10 ans, des solutions de stockage à base de céramiques réfractaires ou de matériaux à changement de phase sont également envisagées. A plus long terme, des centrales à concentration pourraient produire, non pas de l'électricité, mais des combustibles à base de dihydrogène alimentant les réservoirs de nos voitures. La question du stockage de l'énergie solaire ne se poserait plus : il suffirait de remplir d'immenses réservoirs de ces carburants solaires. Le stockage est également l'un des enjeux d'une autre filière, celle dite du solaire thermique basse température. Grâce à des capteurs généralement installés sur les toits, elle permet de fournir de l'eau chaude aux bâtiments pour leurs besoins domestiques et leur chauffage. C’est en 1891 que les premiers chauffe-eaux solaires ont été commercialisés aux États-Unis, avec succès. En 1941, plus de la moitié des maisons de Miami en étaient équipées. Mais l’arrivée de la guerre stoppa cette industrie qui ne redémarra jamais vraiment en raison de la baisse du tarif de l’électricité. En Europe, l’utilisation de l’énergie solaire thermique basse température s'est développée après les deux chocs pétroliers des années 70. Vingt ans plus tard, elle suscite un regain d'intérêt avec la prise de conscience de l'impact des énergies fossiles sur le climat. Depuis 2008, la filière rencontre à nouveau une crise liée en partie au contexte économique, mais aussi à une forte baisse des incitations financières des états. Une installation domestique d'eau chaude sanitaire solaire demande une certaine mise de fonds initiale de la part des ménages. Sa durée de vie est supérieure à 20 ans et, en France, le retour sur investissement est compris entre 6 et 12 ans. Dans d'autres pays, comme l’Allemagne ou la Pologne, ces installations sont plus vite rentabilisées, les prix de l'électricité et du gaz y étant plus élevés. Le Danemark a contourné cet obstacle économique en construisant une vingtaine de centrales solaires thermiques basse température qui alimentent des réseaux de chauffage urbain. L'avenir de la filière dépend également de la recherche et du développement de solutions de stockage inter-saisonnier, permettant de se chauffer l'hiver avec de la chaleur captée l'été. L’enjeu est important : en 2009, la consommation d’énergie liée au chauffage des bâtiments résidentiels et tertiaires représentait 25% de la consommation finale d’énergie de la France. Les prochaines décennies verront aussi l'essor d’applications industrielles issues du solaire thermique basse température et l'émergence d'installations dédiées à la production de froid. Depuis une vingtaine d'années, des capteurs solaires thermiques reliés à des climatiseurs rafraîchissent hôtels, aéroports, bureaux... De telles installations coûtent encore cher, mais les perspectives de marché sont grandes, notamment dans les pays du Sud.

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