Il existe deux grandes technologies d’utilisation directe de l’énergie solaire l’ensemble des techniques thermiques et la voie photovoltaïque. On sait que l’approche photovoltaïque est en pleine expansion, tirée par les technologies économiques en couches minces au Japon, en Allemagne et aux Etats-Unis. Par contre, la vieille approche thermique, illustrée et démocratisée par les capteurs solaires domestiques assurant un préchauffage de l’eau chaude du foyer, connaît quelques difficultés à progresser techniquement, malgré les aides militantes de pays comme l’Espagne. Ces technologies « nouvelles » dites CSP (Concentrated Solar Power) sont basées sur la focalisation de centaines ou de milliers de faisceaux lumineux sur un capteur thermique qui va alimenter une boucle de génération d’électricité.
L’application la plus remarquable est encore en Californie, dans le désert de Mojave, où de 1985 à 1991, 2,5 millions de miroirs paraboliques ont été installés pour capter la chaleur des rayons solaires réfléchis et produire une puissance électrique de 254 MW en plein jour.
Cette technologie de l’allemand FLAGSOL repose sur la capture de l’énergie solaire par un fluide caloporteur circulant dans un tube revêtu de quartz, situé dans la focale de centaines de miroirs paraboliques.
Ces miroirs sont articulés sur un axe qui permet de suivre avec précision, le mouvement relatif du soleil d’Est en Ouest dans la journée. Cette technologie modulaire et standardisée permet de construire clé en main, des unités de génération d’électricité de 30MW à 80 MW. SENER en Espagne va construire trois tranches de 50MW près de Grenade selon cette technologie: ANDASOL 1, 2 et 3. L’originalité de cette construction réside dans le fait qu’elle va installer un volant thermique de 7 heures, à l’aide de plusieurs milliers de tonnes de sels fondus, qui permettra d’assurer une génération nocturne et donc quasi continue d’électricité. La première tranche sera opérationnelle en Juin 2008, les autres suivront en 2009 et 2010.
Les points faibles de cette technologie sont un rendement de conversion énergétique solaire thermique très moyen (60%) le tube dans lequel circule le fluide caloporteur est en plein air et émet de l’énergie. D’autre part la température de ce fluide n’atteint que 400°C, ce qui entraîne un rendement de conversion électrique faible également. Le bilan global est de l’ordre de 12%.
Une autre méthode CSP
, développée par SOLUCAR, une filiale de l’espagnol ABENGOA, consiste à focaliser des centaines de faisceaux lumineux issus de réflecteurs de 120m2 de surface sur un capteur thermique situé à 100 mètres du sol au sommet d’une tour. La première tranche, dite PS10, composée de 624 miroirs sur 7.5 hectares, génère une puissance électrique de 11MW. Le système génère directement de la vapeur d’eau à 257°C sous 40 bars de pression. Le rendement global de conversion d’énergie solaire/électrique est de 14%.
Une autre tranche, dite PS20, de puissance double de la précédente est en cours de construction. Elle comprendra 1255 miroirs et une tour de 160 mètres de hauteur.
SENER a un projet, appelé SOLAR TRES, reposant sur la même technologie et qui génèrera une puissance de 17MW. Il présentera des particularités intéressantes avec une eau sous pression à 565°C et un stockage thermique de 15 heures qui assurera la continuité de la génération de courant.
Une autre technologie dite « Solar Beam-Down » imaginée par des membres de l’Institut de Technologie de Tokyo propose de poser le capteur d’énergie au sol et donc de positionner en hauteur un grand miroir réfléchissant qui oriente les rayons vers le sol. 
Ce principe rapproche la source chaude de l’ensemble générant le courant et devrait permettre d’atteindre des températures et des puissances plus élevées. Un projet sponsorisé par l’organisme d’Abu Dhabi en charge du développement des énergies nouvelles, Masdar et par le pétrolier japonais Cosmo Oil va être lancé. L’accord entre les deux groupes et le Tokyo Institute of Technology vient d’être signé. Le premier objectif est de lancer la construction d’un pilote de 100kW vers la fin de 2008 à Abu-Dhabi.
On le voit, beaucoup de technologies sont nécessaires sous le soleil pour faire monter la source chaude en température et donc accroître le rendement global. Il reste également à grimper en puissances nominales tout en conservant une emprise au sol « raisonnable » de quelques dizaines d’hectares par tranche. C’est sûrement l’une des contraintes majeures de l’énergie solaire: elle est abondante, 2000 kWh/an/m2 en Espagne par exemple, mais nécessite d’être captée sur d’immenses surfaces. La comparaison avec la forme photovoltaïque qui délivre typiquement une puissance électrique d’un Watt par décimètre carré de panneau est cependant à l’avantage de la voie thermique qui assure 1,46 Watts par dm2 de miroir de PS10.
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