énergie solaire : le désert

[abounouwas]

Le Sahara générateur d'électricité ?
LE MONDE | 17.11.07 | 14h54  •  Mis à jour le 17.11.07 | 14h54

Oubliez les réacteurs nucléaires en Lybie : l'avenir de l'énergie dans les pays du sud de la Méditerranée n'est pas l'atome, mais le soleil. Un groupe d'ingénieurs allemands en a convaincu le gouvernement de Berlin et des partenaires du pourtour de la mer. Leurs arguments progressent aussi à Bruxelles, où deux parlementaires européens, Rebecca Harms et Anders Wikjman, organisent un colloque le 28 novembre sur un des projets technologiques les plus ambitieux de l'époque.

L'idée est forte et simple : l'énergie solaire illuminant le Sahara est très abondante. Si l'on pouvait en récupérer une fraction, celle-ci couvrirait une part notable des besoins en énergie des pays méditerranéens, mais aussi de l'Europe. Or les technologies solaires ont suffisamment progressé pour que cette perspective devienne réaliste.

Sur le papier, le raisonnement est imparable : "Les déserts chauds couvrent environ 36 millions de km2 sur les 149 millions de km2 de terres émergées de la planète, explique le physicien Gerhard Knies, inspirateur du projet TREC (Trans-Mediterranean Revewable Energy Cooperation). L'énergie solaire frappant chaque année 1 km2 de désert est en moyenne de 2,2 térawattheures (TWh), soit 80 millions de TWh par an. Cela représente une quantité d'énergie si considérable que 1 % de la surface des déserts suffirait pour produire l'électricité nécessaire à l'ensemble de l'humanité." Dès lors, il devrait être possible, en multipliant les centrales solaires dans le désert, d'alimenter les pays riverains. Voire les pays européens.

L'idée, dans l'air depuis longtemps, commence à se formaliser en 2002, lorsque Gerhard Knies, convaincu de la première heure, contacte la section allemande du Club de Rome. Une réunion d'experts a lieu début 2003 : le gouvernement, séduit, accepte de financer une étude approfondie. Celle-ci, menée par le Centre aéronautique et spatial allemand (DLR, l'équivalent du CNES français) et rédigée par l'ingénieur Franz Trieb, est publiée en 2005 et 2006. Elle conclut à la faisabilité du projet avec les technologies existantes.

Concrètement, quelles infrastructures cela impliquerait-il ? La production d'énergie serait assurée par des centrales thermiques à concentration, dans lesquelles des miroirs font converger la lumière du soleil. La chaleur de celle-ci peut échauffer de la vapeur (employée pour faire tourner des turbines), mais elle peut aussi être stockée dans des réservoirs de sels fondus qui la restituent pendant la nuit. L'énergie résiduelle de la production d'électricité pourrait également servir, par le procédé dit de cogénération, à dessaler l'eau de mer - une préoccupation importante pour les pays du sud de la Méditerranée. Les experts estiment par ailleurs que le transport de l'électricité vers les pays du Nord, malgré d'inévitables pertes en ligne, resterait avantageux, dans la mesure où l'irradiation est deux fois supérieure dans le désert à ce que l'on observe en Europe.

Le point-clé du projet, bien évidemment, reste sa rentabilité économique. D'après ses défenseurs, celle-ci serait au rendez-vous. "Aujourd'hui, une centrale solaire thermique produit l'électricité à un coût situé entre 0,14 et 0,18 euro par kilowattheure (kWh). Si une capacité de 5 000 mégawatts (MW) était installée dans le monde, le prix pourrait se situer entre 0,08 et 0,12 euro par kWh, et pour 100 GW, entre 0,04 et 0,06 euro par kWh", précise Franz Trieb.

"L'idée de TREC tient la route, renchérit Alain Ferrière, spécialiste de l'énergie solaire au CNRS. Elle table sur le fait que l'on a besoin de développer la technologie pour en faire baisser le coût." Pour l'instant, en effet, les centrales solaires se comptent sur les doigts de la main, en Espagne, aux Etats-Unis, ou en Allemagne. De plus, elles s'installent souvent sur des zones agricoles ou végétales, ce qui, d'un point de vue environnemental, n'est guère satisfaisant. La centrale de 40 MW de Brandis, en Allemagne, couvrira ainsi de panneaux solaires 110 hectares de bonne terre. Dans le désert, ce gaspillage d'espace est moins préoccupant. D'où l'intérêt croissant porté au concept de TREC par plusieurs compagnies d'électricité en Egypte et au Maroc. Et, plus encore, en Algérie.

Détenteur d'un des potentiels solaires les plus importants de tout le bassin méditerranéen, ce pays a annoncé, en juin, un plan de développement assorti d'un calendrier, qui devrait être mis en oeuvre par la compagnie NEAL (New Energy Algeria). Le 3 novembre, l'acte fondateur du projet a été effectué par le ministre de l'énergie Chakib Khalil, qui a posé la première pierre d'une installation hybride, comprenant une centrale à gaz de 150 MW et une centrale solaire de 30 MW, dans la zone gazière de Hassi R'mel (Sahara). Son ouverture est prévue pour 2010. Une première étape vers ce qui pourrait, une fois réduits les coûts de production, devenir à terme une installation majoritairement solaire.

Le 13 novembre, une autre étape a été franchie : le PDG de NEAL, Toufik Hasni, a annoncé le lancement du projet d'une connexion électrique de 3 000 km entre Adrar, en Algérie, et Aix-la-Chapelle, en Allemagne. "C'est le début du réseau entre l'Europe et le Maghreb. Il transportera de l'électricité qui, à terme, sera solaire à 80 %", affirme M. Hasni, interrogé par Le Monde. L'Europe s'étant fixé un objectif de 20 % d'électricité d'origine renouvelable d'ici à 2020, cette perspective pourrait intervenir à point nommé. Les financements de la connexion Adrar - Aix-la-Chapelle restent cependant à boucler. Comme restent à aborder les conséquences négatives que pourrait avoir sur le paysage la création d'un réseau à haute tension entre le Maghreb et l'Europe.

Côté positif, le recours au soleil pourrait en retour contribuer à résoudre certains problèmes lancinants des pays arabes. Un volet du projet TREC envisage ainsi une centrale solaire dans le désert du Sinaï pour alimenter la bande de Gaza, qui manque cruellement d'électricité. Un autre imagine d'installer au Yémen une centrale permettant de dessaler l'eau de mer : une urgence pour la capitale, Sanaa, qui sera confrontée à l'épuisement de ses réserves d'eau souterraine d'ici quinze ans.

Plus globalement, le développement de l'énergie solaire, soulignent ses promoteurs, pourrait servir la cause de la paix en devenant un substitut crédible à l'énergie nucléaire. Celle-ci, comme le montre le cas iranien, pouvant toujours favoriser un développement militaire.

Hervé Kempf
LES PROMESSES DU SOLEIL

- Deux techniques permettent de produire de l'électricité à partir du soleil. La première, photovoltaïque, convertit directement la lumière en électricité. Elle est adaptée aux toits des maisons, mais non à une production importante. La seconde, thermique, utilise l'énergie solaire pour chauffer de l'eau. Elle permet de monter des centrales de bonne puissance (jusqu'à 100 MW), mais requiert une surface au sol importante (environ 2 hectares par MW).

- L'énergie solaire représente, actuellement, 0,04 % de la consommation mondiale d'électricité. Selon les promoteurs du projet TREC, près de 25 % de l'électricité européenne pourrait être fournie en 2050 par 19 000 km2 de Sahara : soit environ 1 millième de sa superficie globale.


Article paru dans l'édition du 18.11.07

[canardos]

plus globalement, il faut rappeler que le princicipal probleme de l'energie solaire comme de l'energie éolienne, c'est sa mauvaise qualité, son caractere fluctuant...la difficulté de compenser les baisses subites de production et d'utiliser ou de stocker correctement l'énergie fournie en puissance de crete

evidemment dans le cas du solaire au sahara y a pas trop de nuages et la production d'énergie ne sera pas trop fluctuante ....mais il y a quand la nuit....

[chuck]

La chaleur de [la lumière du soleil] peut [...] être stockée dans des réservoirs de sels fondus qui la restituent pendant la nuit.

Jamais entendu parler de cette technique. Est-ce réellement efficace ? A-t-on une idée du rendement obtenu comparativement à l'utilisation directe de l'énergie solaire ?

Sinon, l'article me laisse légèrement sceptique à cause de ça :

Plus globalement, le développement de l'énergie solaire, soulignent ses promoteurs, pourrait servir la cause de la paix en devenant un substitut crédible à l'énergie nucléaire. Celle-ci, comme le montre le cas iranien, pouvant toujours favoriser un développement militaire.

En gros, on favorise actuellement la guerre en utilisant l'énergie nucléaire pour produire de l'électricité ?

[canardos]

le stockage de l'énergie sous forme de sels fondus ne peut fonctionner qu'avec des centrales solaires à chaudiere chauffée par des miroirs, pas avec des panneaux solaires...

ce n'est pas encore au point , et il faut aussi un refroidissement par eau (genant au sahara...)


voila l'exemple de la centrale experimentale Themis de l'EDF dans les pyrénées

[center]Energie solaire : centrale THEMIS[/center]

Le but de la centrale Thémis était de fournir de l’électricité à partir de l’énergie solaire. Cette centrale à été construite de 1979 à 1983 à Targasonne (Pyrennées orientales, 1650 m d’altitude) et exploitée par EDF (GRPT Méditerranée) jusqu’en 1986.

Le procédé de la centrale est le suivant : de multiples miroirs disposés au sol renvoient le rayonnement solaire sur une chaudière disposée au sommet d’une tour. La chaudière chauffe des sels qui stockent la chaleur. Un échangeur permet de créer de la vapeur (générateur de vapeur) qui alimente un turbogénérateur.

L’installation se compose principalement des éléments suivants.
 Elle recouvre une surface de 5 ha.
 On compte 201 miroirs orientables, légèrement concaves, de 53,7 m²
 La tour supportant la chaudière culmine à 101 m de haut,
 La chaudière a un volume d’environ 443,5m3 (la fenêtre d’accès des rayons fait 44m²),
 Les sels sont constitués de nitrate de potassium (53%), nitrate de sodium (7%), nitrite de sodium (40%), liquides aux températures de fonctionnement, entre 250°C et 450°C,
 Il y a un stockage de sels chauds (volume non connu) et de sels froids (volume non connu), ainsi qu’un échangeur « générateur de vapeur d’eau » à 430°C nominal,
 Le turbo-générateur à un dimensionnement nominal de 2,5 MW,
 Un lac d’eau froide de 1000m3 alimenté par des ruisseaux permet d’alimenter le condenseur de vapeur
 La centrale est raccordée au réseau 20 kV local,

Commentaires :
Les miroirs ont un poli suffisant, de qualité ne permettant pas l’imagerie stellaire.
Les miroirs sont orientés selon la position prédéterminée calculée en fonction de la position du soleil et de la position de la chaudière (pas d’asservissement).
La concentration nominale des rayons solaires est de 800.
L’électricité ne se stocke pas : comme le rythme solaire ne correspond pas à l’appel de puissance électrique, un stockage d’énergie est effectué sous forme de chaleur d’une capacité de sels fondus. Plusieurs heures d’ensoleillement (6h) peuvent ainsi être stockées.

La centrale Thémis était un prototype. Elle a été dimensionnée selon un optimum économique (nombre de miroirs, dimension des miroirs). Après 3 ans d’exercice, le coût de production du kwh était de 10F (à comparer au 20/25 centimes de francs des centrales nucléaires).

Du point de vue technique, elle a mis en évidence les difficultés suivantes.
Bien que la région soit peu ventée, les miroirs ont une sensibilité certaine au vent. Les miroirs demandent un nettoyage permanent. La réalisation de miroirs, orientables avec une grande précision, est onéreuse.
La corrosion induite par l’usage de sels fondus n’a pas été suffisamment maîtrisée.

les rayons du Soleil, réfléchis par 201 miroirs orientables (héliostats argentés, à faible rayon de courbure) de 53,70 m2, soit 10 793 m2 répartis sur 4 ha (il faut en moy. 2 ha/MW), sont concentrés sur une chaudière (chambre tapissée de tubes) placée au sommet d'une tour de 100 m de haut. Ils y pénètrent par une ouverture d'environ 4 × 4 m et chauffent le fluide caloporteur composé de sels fondus (nitrate de potassium 53 %, nitrite de sodium 40 %, nitrate de sodium 7 %), qui entre dans la chaudière à 250 oC et en ressort à 450 oC en régime normal. Les sels donnent leurs calories à un générateur de vapeur d'eau (la vapeur en sort à 50 bars et 430 oC, elle entraîne un turbo-alternateur). Durée du stockage : 6 h.

bref cette centrale, la seule au monde qui utilise le stockage des sels fondus, n'a jamais bien marché, elle est arretée depuis 1986 et son usage a été concédé au CNRS qui l’utilise pour observer le rayonnement Tcherenkov émis par les rayons « gamma » provenant de l’univers stellaire. Certains voudraient la convertir en centrale électrique photovoltaïque...

[canardos]

j'observe en lisant un peu plus attentivement l'article du monde que si l'on parle de réservoirs de sels fondus qui restitueraient la nuit l'énergie captée le jour, ce qui est envisagé en pratique à court termec'est

une installation hybride, comprenant une centrale à gaz de 150 MW et une centrale solaire de 30 MW, dans la zone gazière de Hassi R'mel

autrement dit le solaire ne viendrait completer l'énergie fournie par une centrale thermique au gaz que dans la proportion d'1/6ieme et seulement en puissance de crete dans la journée encore...!

un peu comme à l'heure actuelle le solaire complete les centrales à charbon au danemark ou en allemagne...

si c'était un tel dispositif qui remplaçait le nucléaire, bonjour l'effet de serre...car cela revient à continuer à developper essentiellement des centrales thermiques utilisant des nergies fossiles et rejetant des gaz à effet de serre....

[canardos]

un peu comme à l'heure actuelle le solaire complete les centrales à charbon au danemark ou en allemagne...

euh, je voulais dire l'éolien et pas le solaire...sorry!

:emb:

canardos

 

Message(s) : 18

Inscription : 23 Déc 2005, 16:16

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[canardos]

enfin les projets d'accumulateurs à sels fondus commencent à renaitre,meme si ils en sont aux balbutiements. Dans Futura Sciences de ce matin:

[center]Une solution innovante pour stocker l'énergie solaire[/center]

Extrait du BE Allemagne N°361 - Ambassade de France en Allemagne Le 20 novembre 2007

Des scientifiques de l'Institut de thermodynamique technique du centre de recherche aérospatial allemand (DLR) sont parvenus à stocker durablement de la chaleur produite par une centrale solaire. De quoi rendre intéressante cette source dénergie pour les besoins industriels en assurant une production continue, même par temps nuageux...

Développé par l'équipe de Wolf-Dieter Steinmann en coopération avec 13 partenaires de la recherche et de l'industrie (en provenance de cinq pays), un accumulateur de chaleur couplé peut stocker, sous forme de chaleur latente, une partie de l'énergie solaire produite par une centrale thermoélectrique solaire. Grâce à ce système de stockage, la centrale doit pouvoir produire de l'électricité la nuit ou par temps nuageux.

L'accumulateur (à sel de nitrate) est constitué de plusieurs couches de graphite et de matériaux caractérisés par un changement de phase à température quasi-constante, qui permettent un stockage thermique par chaleur latente. Installé sur la plateforme de recherche solaire d'Almeria en Espagne, l'appareil délivre une puissance de 100 kW avec des températures de vapeur d'eau dépassant les 200 °C. Il est capable de stocker la chaleur pendant 10 heures et d'en restituer, en temps voulu, jusqu'à 90 %. Parallèlement, les chercheurs du DLR souhaitent appliquer leur concept de stockage à une installation de 1 MW et atteindre des températures de stockage de plus de 300 °C.

« Avec le concept de l'accumulateur de chaleur latente, on est parvenu à réaliser la condition fondamentale d'utilisation de la chaleur solaire pour les procédés industriels, explique Harald Pandl, du DLR. La vapeur produite à partir d'énergie solaire est bien adaptée par exemple aux procédés de l'industrie des matériaux de construction ou de l'industrie agroalimentaire. »

Par Arnaud Bertrand

[chuck]

le rendement de 90 % est plus que correct !

ils ont résolu le problème de la corrosion en mettant de l'anti-rouille ? :w00t:

par contre j'imagine que ça nécessite toujours une grande réserve d'eau pour fonctionner... donc pour le sahara ça reste problématique.