Qu'est-ce qu'une centrale solaire thermique ?

L’énergie solaire est une énergie dite « renouvelable » (EnR). Elle s’appuie sur une source d’énergie inépuisable et gratuite : le soleil. 

Pour rappel, il existe 5 grandes familles d’énergie renouvelables : 

• L’énergie éolienne qui utilise la force du vent grâce à des éoliennes terrestres ou implantées en mer pour produire de l’électricité ;
• L’énergie hydraulique qui utilise l’énergie mécanique de l’eau pour produire de l’électricité ;
• La géothermie qui utilise la chaleur de la croûte terrestre pour produire de la chaleur ;
• La biomasse qui utilise l’énergie de la matière vivante (via la combustion de matières végétales ou animales comme le bois, les déchets agricoles, le lisier d’animaux…) pour produire de l’électricité et/ou de la chaleur ;
• L’énergie solaire qui utilise les rayons du soleil pour produire de l’électricité et/ou de la chaleur.

L’énergie solaire est produite grâce à des centrales solaires. Il en existe 3 types différents.

Une centrale solaire permet de produire de l’électricité ou de la chaleur en exploitant le rayonnement lumineux du soleil ou la chaleur dégagée par ce dernier. Il existe 3 grands types de centrales solaires.

Les centrales solaires photovoltaïques

Une centrale solaire photovoltaïque permet de produire de l’électricité en captant les rayons du soleil grâce à des panneaux solaires photovoltaïques. 

Concrètement, les cellules photovoltaïques des panneaux solaires (composées de silicium) captent la lumière du soleil. Le panneau transforme cette lumière en courant électrique continu. C’est ensuite un onduleur qui convertit ce courant continu en courant alternatif pour que l’électricité puisse être utilisée pour alimenter le réseau électrique, les habitations et les bâtiments.

Les centrales solaires thermodynamiques

Une centrale solaire thermodynamique (aussi appelée centrale solaire thermique à concentration) utilise des miroirs pour capter le rayonnement solaire et le transformer en électricité.

Concrètement, les miroirs captent les rayons du soleil et vont permettre de chauffer un fluide caloporteur. L’augmentation de température de ce fluide va permettre de produire de la vapeur d’eau par l’intermédiaire d’un échangeur. La vapeur d’eau produite permet quant à elle de faire tourner une turbine à vapeur afin de produire de l’électricité. 

Il existe trois grands types de systèmes thermodynamiques à concentration : deux systèmes fixes (la centrale solaire à miroirs de Fresnel ou la centrale à tour) et un système mobile (la centrale à collecteurs cylindro-paraboliques) :

• La centrale solaire à miroirs de Fresnel (à concentration linéaire) : il s’agit d’un ensemble de petits miroirs rectangulaires (appelés héliostats) qui redirigent les rayons du soleil vers un miroir « récepteur » situé au-dessus. C’est ce second miroir qui permet de chauffer le liquide caloporteur. C’est un système relativement simple et peu coûteux à mettre en place ; 
• La centrale solaire à tour (à concentration ponctuelle) : elle permet de concentrer l’énergie du soleil sur un seul point situé au sommet d’une tour (plutôt que de chauffer un liquide caloporteur sous chaque miroir). C’est une technologie simple d’utilisation dont les coûts d’installation baissent peu à peu ;

La centrale cylindro-parabolique (parabole-Stirling) : est un système mobile. Concrètement, les miroirs bougent en fonction du rayonnement du soleil pour capter un maximum de lumière. C’est un système très coûteux à mettre en place et donc peu répandu.

Les centrales solaires thermiques

Contrairement à une centrale solaire photovoltaïque ou une centrale solaire thermodynamique, la centrale solaire thermique utilise l’énergie du soleil pour produire de la chaleur.

Concrètement, des panneaux solaires thermiques captent la chaleur des rayons du soleil et permettent de chauffer un liquide caloporteur, créant ainsi de la chaleur.

La chaleur produite atteint des températures bien moins élevées que dans le cas d’une centrale thermodynamique car elle sert à créer de la chaleur et pas de l’électricité.

Généralement, l’énergie produite grâce à une centrale solaire thermique permet soit d’alimenter un chauffe-eau solaire individuel, soit un système solaire combiné ou encore un système d’eau chaude solaire collective.

Une centrale solaire thermique utilise des panneaux solaires thermiques, c’est-à-dire que contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques qui permettent de créer de l’électricité, les panneaux solaires thermiques créent de la chaleur. 

Il existe trois grands types de panneaux solaires thermiques.

Les panneaux solaires à capteur plan vitré

Le panneau solaire thermique à capteur plan vitré est le modèle le plus répandu. Il s’agit d’une caisse recouverte d’une vitre de verre trempé très résistant et prévue pour emmagasiner un maximum de chaleur. À l’intérieur de la caisse se trouve un absorbeur qui contient le fluide à réchauffer.

Les panneaux solaires à capteur plan non vitré

Un panneau solaire thermique à capteur plan non vitré est aussi constitué d’un absorbeur mais ne contient ni caisse, ni vitrage. Il est donc plus simple à fabriquer mais aussi moins performant puisque la performance du capteur dépend de la température de l’air (le capteur présente notamment une grande sensibilité au froid). 

Les panneaux solaires à tubes sous vide

Le panneau solaire thermique à tubes sous vide représente la dernière génération de panneau solaire thermique, mais il est encore très peu répandu. Il est composé d’un ensemble de tubes transparents sous vide qui permettent d’isoler l’absorbeur. L’absence d’air permet d’éviter la déperdition de chaleur en isolant le liquide à l’intérieur des tubes. Ce type de panneau solaire présente un haut rendement.