Le solaire thermodynamique

Le solaire thermodynamique est un terme regroupant toutes les techniques de transformation des rayons du soleil en chaleur. Grâce à un dispositif optique de concentration du rayonnement solaire, il est possible de chauffer des fluides à très hautes températures. Une fois produite, cette chaleur peut être utilisée pour générer de l’hydrogène ou produire de l’électricité.

Une centrale solaire thermodynamique permet en effet de transformer les rayons du soleil en électricité. Elle capte le flux solaire qu’un système transforme en chaleur : la chaleur est ensuite convertie en électricité. Il est possible de stocker la chaleur produite grâce à un espace de stockage thermique. Ainsi, la production d’électricité n’est pas interrompue en cas de mauvais temps.

Solaire thermodynamique : Les différents types de centrales solaires à concentration

Il existe quatre grands types de centrales solaires thermodynamiques. Toutes comportent un dispositif de concentration des rayons du soleil. Il peut être soit linéaire soit par foyer.

Centrales à miroirs cylindro-paraboliques (linéaire) : Installées dans le désert, ce type de centrale solaire thermodynamique est aujourd’hui les plus répandu dans le monde. L’Espagne abrite d’ailleurs une des structures les plus puissantes d’Europe : Andasol. Ce type de centrale se caractérise par plusieurs alignements de miroirs incurvés où passe au centre le fluide caloporteur qui est acheminée jusqu’un générateur de vapeur. La vapeur est ensuite transférée vers une turbine qui la transformera en énergie cinétique, puis mécanique pour finir en énergie électrique. Suite à ce procédé, la vapeur retrouve son état liquide grâce à un condenseur, et le cycle peut se répéter.
Centrales solaires à miroirs de Fresnel (linéaire) : Relativement peu utilisées, ce type de centrale solaire thermodynamique à l’avantage d’être moins onéreuses que celles à miroirs incurvés. Cela vient du fait que les miroirs de Fresnel ne sont que très légèrement courbés, donc moins chers à réaliser. La captation du rayonnement solaire se fait grâce à un système faisant bouger uniquement les miroirs.
Centrales à tour ( par foyer ) : Ce type de centrale solaire thermodynamique à tour est composé d’un champ d’héliostats et d’une haute tour. Cette dernière a, à son sommet, un récepteur où circule le fluide caloporteur. Il est directement chauffé par les centaines de miroirs des héliostats disposés concentriquement autour de la tour. Ce dispositif est particulièrement performant, notamment grâce à une perte thermique réduite puisque le fluide est transféré à un cycle à vapeur.
Centrales à miroir parabolique Dish-Stirling : Le célèbre Grand Four Solaire d’Odeillo est un exemple de centrale solaire thermodynamique à miroir parabolique Dish-Stirlin. Son fonctionnement ? Une parabole orientable recouverte de miroirs qui réfléchissent le rayonnement du soleil en un point de convergence. Sur ce point se trouve un moteur Stirling. Le moteur monte alors en température, ce qui chauffe le gaz contenu et actionne un piston. L’énergie thermique est ainsi transformée en énergie mécanique avant d’être une nouvelle fois transformée en énergie électrique via un générateur.

Les appareils de mesures utiles pour les installations solaires thermiques

Avant la mise en place et durant le fonctionnement d’une installation solaire, nous avons besoin d’un ensemble des paramètres d’entrée et de données de surveillance, parmi elles, des données météo auxquelles nous pouvons avoir accès à partir de plateformes telles que de Meteonorm, Meteostat, PVGIS… Il faut prendre en compte l’existence d’une marge d’incertitude. Les données météorologiques sont évidements plus surs lorsqu’elles sont calculées régulièrement.

Il existe pour ces mesures différents appareils tels que :

Anémomètre : Mesurer la vitesse et la pression du vent.
Girouette : Connaitre la direction du vent.
Pyranomètre : Mesurer la puissance du rayonnement solaire total en watts par mètre carré.
Pyrgéomètre : Mesurer le flux radiatif infrarouge incident à la surface de la Terre.
Pyrhéliomètre : Mesurer l'irradiance solaire directe. Il est généralement constitué par une thermopile peinte en noir, donc très absorbante, montée sur un système de suivi pointé vers le Sole
Thermomètre : Mesurer et à afficher la valeur de la température.
Capteur d’humidité : Mesurer le taux d’humidité d’un endroit donné.