Les centrales solaires thermiques produisent de l’électricité en concentrant la lumière solaire avec des miroirs sur un fluide caloporteur chauffé, générant de la vapeur pour une turbine.
Comment les centrales solaires thermiques produisent-elles de l’électricité
Les centrales solaires thermiques, ou centrales héliothermiques, sont des installations permettant de transformer l’énergie solaire en électricité. Elles exploitent la chaleur du soleil afin de produire de l’énergie renouvelable. Voici comment elles fonctionnent en détails.
Principe de base
Les centrales solaires thermiques utilisent des miroirs ou des lentilles pour concentrer les rayons du soleil sur un fluide caloporteur. Ce fluide, chauffé à haute température, sert ensuite à produire de la vapeur d’eau. La vapeur actionne ensuite une turbine reliée à un générateur d’électricité.
Les différentes technologies
Fonctionnement détaillé
Les miroirs ou lentilles concentrent les rayons solaires sur le fluide caloporteur. La concentration peut atteindre plusieurs centaines de degrés Celsius. Equation de concentration: \(I_{conc} = \frac{I_{sun}}{A_{miroir}}\), où \(I_{conc}\) est l’intensité concentrée, \(I_{sun}\) est l’intensité solaire et \(A_{miroir}\) est la surface du miroir.
Le fluide, souvent de l’huile thermique ou du sel fondu, est chauffé à haute température (300-1000°C) et stocké dans un réservoir. Equation de transfert de chaleur: \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\), où \(Q\) est la chaleur transférée, \(m\) est la masse du fluide, \(c\) est la capacité thermique spécifique, et \(\Delta T\) est la variation de température.
Le fluide chauffé est utilisé pour produire de la vapeur en passant à travers un échangeur de chaleur. La vapeur atteint une haute pression nécessaire pour actionner la turbine.
La vapeur fait tourner la turbine reliée à un générateur. Le générateur convertit l’énergie mécanique de la turbine en énergie électrique selon l’équation \(P = T \cdot \omega\), où \(P\) est la puissance, \(T\) est le couple, et \(\omega\) est la vitesse angulaire.
Avantages et défis
- Énergie renouvelable et propre
- Possibilité de stockage de chaleur pour production continue
- Réduction des émissions de CO₂ par rapport aux énergies fossiles
- Coût initial élevé
- Nécessité de zones ensoleillées et vastes
- Technologie complexe et maintenance nécessaire pour les miroirs et systèmes de suivi
Les centrales solaires thermiques représentent une technologie prometteuse dans le cadre de la transition énergétique vers des sources d’énergie plus durables. Grâce à leur capacité à stocker l’énergie thermique, elles offrent une solution viable pour fournir de l’électricité de manière continue, même lorsque le soleil ne brille pas.
