Faisant face à la hausse des coûts et aux préoccupations environnementales liées aux énergies fossiles, l'exploitation d'une énergie propre et renouvelable issue du soleil s'impose aujourd'hui comme une solution de plus en plus viable. Actuellement, la production solaire à grande échelle repose principalement sur les technologies de l'énergie solaire concentrée (CSP). Également appelées centrales solaires thermiques, ces installations de production massive comprennent le photovoltaïque concentré (CPV), les capteurs cylindro-paraboliques, les concentrateurs paraboliques ainsi que les tours solaires.
Panneaux photovoltaïques concentrés
Les panneaux ou modules solaires photovoltaïques (PV) classiques contiennent des cellules de silicium individuelles reliées entre elles afin d'augmenter la puissance produite par chaque module. Les méthodes conventionnelles permettent d'extraire environ 0,5 volt d'une seule cellule, avec un rendement global compris entre 11 et 16 %.
Les fabricants de panneaux photovoltaïques concentrés remplacent les cellules de silicium uniques des panneaux standards par des cellules multi-jonctions. Cette technologie exploite davantage d'énergie grâce à une combinaison de trois types de matériaux photovoltaïques intégrés dans chaque cellule.
Résultat : une tension accrue et moins de pertes d'énergie sous forme de chaleur. Le rendement peut ainsi dépasser 39 %. Contrairement aux autres technologies solaires concentrées, les panneaux PV concentrés ne nécessitent ni eau ni fluide caloporteur pour produire de l'énergie.
Capteurs cylindro-paraboliques
Une centrale solaire à capteurs cylindro-paraboliques se compose de multiples collecteurs disposés en rangées parallèles. Généralement, les installateurs alignent les capteurs sur un axe nord-sud, ce qui permet au système de suivre la course du soleil d'est en ouest. Ce dispositif de suivi garantit que le rayonnement solaire chauffe en continu des tuyaux contenant de l'huile ou un fluide caloporteur. Ce fluide fournit ensuite de l'énergie thermique sous forme de vapeur, laquelle actionne un générateur.
Un système typique intègre également un composant de stockage permettant de restituer l'électricité après le coucher du soleil. De nombreuses installations incluent en outre une chaudière gaz-vapeur ou un appoint fonctionnant au gaz naturel ou au charbon, destiné à compenser les périodes de faible production solaire.
Concentrateurs paraboliques
Le concentrateur parabolique ressemble à une antenne satellite classique autonome. Un mécanisme de suivi sur deux axes maintient sa surface réfléchissante constamment orientée vers le soleil. Celle-ci concentre l'énergie solaire directement vers un récepteur placé au point focal. Le fluide chauffé actionne alors un piston relié à un moteur à cycle Stirling ou Brayton, lequel entraîne un vilebrequin connecté au générateur du système.
Ces installations étant souvent implantées dans des zones isolées, elles nécessitent des lignes de transmission coûteuses pour acheminer l'énergie jusqu'aux réseaux de distribution. Par ailleurs, elles ne peuvent générer d'électricité que pendant les heures d'ensoleillement.
Tours solaires
La tour solaire produit de l'énergie grâce à de nombreux miroirs plans appelés héliostats, qui réfléchissent la lumière du soleil vers un collecteur fixé au sommet de la tour. Disposés en cercle autour de celle-ci, les miroirs font l'objet d'ajustements continus afin de diriger les rayons vers le récepteur central.
Ce système est particulièrement adapté à la production d'électricité à grande échelle, entre 30 et 400 mégawatts. Les technologies les plus récentes utilisent du sel fondu ou du sodium liquide, en raison de leur capacité exceptionnelle à stocker de grandes quantités de chaleur. Ces matériaux chauffent ensuite l'eau, générant la vapeur nécessaire au fonctionnement des turbines.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/energy-efficient-homes/1007119166.html