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Construction d’une centrale solaire à concentration, en France

L’énergie qui émane du soleil est principalement exploitée à partir :

- de la chaleur : solaire thermique (chauffe-eau, etc.),

- du flux lumineux : solaire photovoltaïque (production d’électricité).

Si au niveau des particuliers, en offrant le meilleur retour sur investissement, le solaire thermique est de très loin le plus optimisé et répandu, au niveau industriel c’est la production d’électricité qui est recherchée. Jusqu’à présent, la seule solution qui semble disposer d’un réel potentiel de production de masse en la matière tient au solaire à convection.

Ainsi, face au renchérissement des énergies fossiles (pétrole, gaz…), sur certains sites aux caractéristiques optimales des industriels investissent sur le solaire. On l’a vu dernièrement en Allemagne avec la construction de la plus grande centrale photovoltaïque du monde, aujourd’hui on le voit en France avec la signature, entre la société Solar Euromed et le Conseil Général des Hautes Alpes, d’une convention pour établir localement la 1re centrale solaire française à concentration de grande puissance.


Le site d’implantation prévu se situe dans le secteur d’Aspres sur Buëch et bénéficie de 300 jours d’ensoleillement par an avec une qualité de rayonnement inégalée en France. Cette centrale, qui devrait être inaugurée en 2010, doit atteindre une production de 20 mégawatts, soit l’équivalent de la consommation d’une ville de 40 000 habitants, sans aucune émission de pollution. Nécessitant un investissement de 80 millions d’euros, ce projet couvrira une surface d’environ 50 hectares, avec un début de production envisagée vers 2010 et une durée d’exploitation supérieure à 30 ans. En phase d’exploitation, le site devrait générer une trentaine d’emplois, tandis que le tourisme industriel lié à cette réalisation pourrait attirer quelque 50 000 personnes par an.

Techniquement, le solaire à concentration exploite les caractéristiques optiques et calorifiques des rayons solaires. L’énergie de ces rayons est concentrée grâce à des miroirs pour chauffer un fluide qui chauffe de l’air ou de l’eau (la centrale française ne devrait utiliser que de l’air). Cette eau ou air chaud sert ensuite à faire tourner une turbine génératrice d’électricité, laquelle est renvoyée directement sur le réseau électrique. Cette technologie permet de ‘lisser’ la production sur quasiment 24 heures, grâce à un stockage thermique pour faire tourner la turbine, et donc produire de l’électricité, de nuit. De par cette possibilité, le solaire à concentration ne présente pas le même inconvénient que l’éolien et le solaire classique, en permettant une relative adaptabilité aux variations de consommation électrique.

Pascal Farcy

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commentaires sur cet article - Univers Nature

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Commentaires
Olivier
21 octobre 2007 - 0 h 00 min

Bonjour,

 » Néanmoins, jusqu’à présent, aucune solution ne se dégage réellement d’un point de vue industriel, les investissements et surfaces nécessaires restant peu concurrentiels face aux autres modes de production d’électricité.  »

C’est complètement faux :
- 1% de la surface du Sahara en centrale solaire à concentration = totalité de la consommation électrique mondiale
- Prix du kWh solaire CSP aujourd’hui : 8 centimes d’euros (2 fois moins dans quelques années)
- De très nombreuses centrales solaires à concentration fonctionnent aujourd’hui (USA, Espagne etc.)

Je vous invite à consulter :
http://objectifterre.over-blog.org/

Bien à vous,

Olivier


Pascal
22 octobre 2007 - 0 h 00 min

Bonjour Olivier,

Il y a 2 causes à l’impossibilité de ce que vous déclarez :
1) le Sahara est beaucoup trop petit.
Sachant que la production mondiale d’électricité en 2005 a atteint 18 138,3 TWh, soit 18 138 300 000 MWh et que le Sahara atteint 906 500 000 hectares de superficie. Même avec ces rendements exceptionnels, on est donc très loin de disposer de la surface nécessaire.
2) le transport de l’électricité sur de longues distances génère d’importantes pertes.
En France, toujours pour l’année 2005, EDF les estime à environ 5% de sa production. En augmentant encore les distances à parcourir en produisant, par exemple, l’électricité nécessaire à la France au Sahara, les pertes seraient encore plus considérables, augmentant d’autant la nécessité de produire et donc la surface à couvrir pour répondre à la demande.

On ne remplacera donc pas du jour au lendemain toutes les centrales nucléaires et thermiques avec une méga usine solaire à concentration, que cela soit au Sahara ou ailleurs.

La solution, à mon humble avis, tient plus à la recherche d’un mix énergétique important : hydraulique, solaire, éolien, biogaz et… nucléaire, le tout allié à une décroissance massive de la consommation d’électricité en ayant recours à des solutions alternatives, pour des besoins très énergivores comme le chauffage, telles que la géothermie par exemple.

Concernant le nucléaire civil, que cela nous plaise ou non, bien qu’il cumule des problèmes aussi graves que les risques d’accidents, les déchets ingérables, le risque de passage au nucléaire militaire, c’est aujourd’hui la seule énergie à pouvoir répondre en quantité à la demande de nos sociétés hyper énergivores, tout en ne contribuant que très peu au changement climatique.

Pascal


Bertrand
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

La surface nécessaire est bien inférieure à celle du Sahara.
En reprenant à peu près les chiffres de Pascal:
La centrale a une puissance de 20MW/50ha, c’est à dire 400000W/ha (en passant notez que le soleil fournit a peu près 1000W/m^2 au sol sur Terre, c’est à dire 10MW/ha.)
La production mondiale:
20000.10^12 Wh/an nécessite donc 20000.10^12/400000 = 5.10^10 ha.h/an
si on suppose une production sur 300j à raison de 6h/jour (ce qui est probablement une sous-estimation), on arrive à 300.6=1800h/an
En divisant 5.10^10/1800=28.10^6ha = 3% du Sahara.

Ceci dit, je suis moi aussi convaincu que les économies, puis la production locale d’énergies variées sont la solution.

Une erreur s’est glissée en début d’article par contre:
on n’exploite jamais directement la « chaleur » du soleil. Dans tous les cas c’est le flux lumineux.
La différence, c’est que le photovoltaique utilise la trasnformation directe des photons en électrons dans un matériau, alors que le solaire thermique utilise le plus souvent l’effet de serre: les photons visibles sont absorbés, et chauffent le matériau, alors que celui-ci ne peut rayonner (dans l’infrarouge du fait de sa température) toute cette énergie gagnée, du fait de la présence d’une vitre par exemple, qui réfléchit le rayonnement infrarouge.


pierre
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

Pascale, je pense que, même si ta remarque est vraie et réaliste, on ne peut qu’être optimiste en voyant le développement de toutes ces technologies qui permettront d’exploiter les énergies renouvelables.
Il faut se rappeler que le soleil et les étoiles sont de tous temps la base de toutes les énergies. N’est ce pas la photosynthèse qui a éliminé tout le CO2 de l’atmosphère en le stockant sous forme de pétrole, charbon, gaz, forêts?
Il faut arrêter de consommer, c’est certain. Il faut réduire nos besoins. Il faut penser qu’en fait le soleil, l’eau, les marées, devront nous suffirent à long terme. Il vaudrait mieux garder les stocks d’hydrocarbures à disposition des technologies (polymères notamment) qui nous permettront de mieux maîtriser le solaire par exemple, que de les utiliser comme combustibles et polluants. Et de laisser l’Uranium bien tranquille là où il ne nuit à personne.


yan
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

Un projet sans émission de pollution…. mais avec un flux de 50 000 visiteurs !! peut-on parler de gain pour l’environnement ??


Olivier
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

 » 2) le transport de l’électricité sur de longues distances génère d’importantes pertes.
En France, toujours pour l’année 2005, EDF les estime à environ 5% de sa production »

Pascal,

Avec la technologie HVDC (High nVoltage Direct Current) : 5% de perte pour un transfert d’électricité de 3000km. Surcout d’un demi centime d’euro par kWh.


Olivier
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

Pascal : « 1) le Sahara est beaucoup trop petit.
Sachant que la production mondiale d’électricité en 2005 a atteint 18 138,3 TWh, soit 18 138 300 000 MWh et que le Sahara atteint 906 500 000 hectares de superficie. Même avec ces rendements exceptionnels, on est donc très loin de disposer de la surface nécessaire. »

C’est faux. Et c’est trés facile a vérifier.

- Une centrale solaire saharienne (centrale avec parabolic trought, Egypte) ayant une surface collectrice de 2,2 km2 produit 1 TWh/an (soit mille milliards de watts-heures par an).
- La consommation mondiale annuelle en électricité est d’environ 16 000 TWh
- Une centrale ayant une surface collectrice de 35 000 km2 (un carré de 190 km de coté) est donc suffisante pour répondre à la totalité de la consommation mondiale.
- Surface du Sahara : 9 000 000 km2
- Surface de la France : 550 000 km2
- Surface de la Belgique : 34 000 km2

NB :
- Il y a 6,5 milliards d’hommes sur Terre. Si chaque être humain installe 5,5 m2 de miroirs (il y a de nombreux déserts chauds sur la planète), on arrive aux 35 000 km2.
- Pour les surfaces collectrices équivalentes en Europe du sud, multiplier par 1,5 à 2 (on comprend alors l’intérêt de constuire les centrales en zone sahélienne et non en Europe).
- Les surfaces collectrices correspondent aux surfaces des miroirs : multiplier par 3 pour prendre en compte les zones nues, sans miroirs, et obtenir la surface totale de la centrale (centrale du type parabolic trought). On arrive à une surface de 35 000*3 = 105 000 km2 (= Un carré de 330 km de coté = 1,1% de la surface du Sahara)

- Avec une centrale type Solarmundo en zone saharienne (Fresnel based CSP, système 15% plus économique mais qui nécessite une surface un peu plus élevée), multiplier le résultat par 1,28. On arrive avec Solarmundo à environ 45 000 km2 de surface collectrice.

Ref : German Aerospace Center/DLR et Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE
http://www.spg-gmbh.com/UserFiles/File/PDF/Fresnel_trough_cost_compare.pdf

Voir en particulier la table 4 page 10


VB91
23 octobre 2007 - 0 h 00 min

Je ne relèverai pas les inepties écrites par les uns ou les autres, le temps me manque, mais je pense qu’il faut faire taire les détracteurs du solaire surtout quand il basent leur argumentaire sur des erreurs de calcul que ne ferait pas un collégien.
Un calcul de coin de table nous montre qu’il n’est en aucun cas besoin d’équiper la surface du Sahara.
Prenons les données de l’article: puissance annoncée 20MW, pour faire bonne mesure supposons qu’il s’agit de la puissance crête, et que la pussance moyenne vaut environ la moitié soit 10MW. Surface de l’installation au sol 50 ha. Pour rester pessimiste jusqu’au bout considérons 6h d’ensoleillement direct journalier pendant 300 jours par an. On atteint une production de 10*300*6 = 18000 MWh soit 18 GWh/an pour 50 ha soit 360 MWh/ha. 1km² = 100 ha –> 36 GWh par km²/an.
Prenons les besoins mondiaux à 18 000 TWh/an, il faudrait donc équiper 18 000 000/36 = 500 000 km², soit 5/90 de la surface du Sahara soit moins de 6% de la surface du Sahara pour fournir la consommation mondiale.
Bien entendu ces centrales devraient être réparties aux voisinage des lieux de consommation (la technologie à concentration étant réservée aux lieux à fort ensoleillement direct – entre les parallèles 45° N et 45° S, les insolateurs photovoltaïques étant mieux adaptés au delà) si bien que les pertes en ligne seraient beaucoup plus faible que les 5% actuels.
Je laisse à notre ami Olivier le soin de tirer les conclusions de ce petit calcul très pessimiste.


Olivier
24 octobre 2007 - 0 h 00 min

Merci pour ce message VB91. Je suis d’accord avec votre message sauf sur ce point :

VB91 : « Bien entendu ces centrales devraient être réparties aux voisinage des lieux de consommation (la technologie à concentration étant réservée aux lieux à fort ensoleillement direct – entre les parallèles 45° N et 45° S, les insolateurs photovoltaïques étant mieux adaptés au delà) si bien que les pertes en ligne seraient beaucoup plus faible que les 5% actuels. »

Encore une fois, la technologie HVDC permet les transferts d’électricité sur de longues distances avec très peu de perte : 5% de perte pour 3000km. C’est une technologie qui a prouvé, partout dans le monde (Chine Brésil, Europe du nord etc.), son efficacité : groupe ABB, Siemens etc.

> « Already today it is quite possible to transmit power in the order of 6000 MW per line over a distance from Sahara to central and even northern Europe. To transmit 700 TWh would need a transmission capacity of around 150 GW. This means that around 25 lines would be needed at a total cost (European conditions) of around 60 billion EUR or approx 0,5 Eurocent/KWh… » – Gunnar Asplund , ABB Power systems, Grid Systems, HVDC, 771 80 Ludvika, Swede

> World Web Of Electricity Charged Up –  » It is a common misconception that long-distance energy transfers are impractical, Powers said, explaining that in the 1930′s there was a transmission limit of 350 miles. « That limit grew to 1,500 miles in the 1960′s and is now well over 4,000 miles using Ultra-High Voltage and High-Voltage Direct Current (HVDC) technology
(…) Imagine an energy version of ‘Napster’. « We’re talking about peer-to-peer energy trading where a solar homeowner in San Jose can capture kilowatts from the sun – and sell them to a homeowner in Shanghai – instantaneously.
That’s the future. (…) »
http://www.carbonfree.co.uk/cf/news/wk10-07-0001.htm
——————–
Voici les régions du monde où le gisement solaire est approprié pour le solaire CSP (carte) : http://accel11.mettre-put-idata.over-blog.com/1/23/41/67/Solaire-a-concentration–carte-copie-1.jpg

Plus d’informations sur le solaire concentré (dossiers, revue de presse etc.) :
http://objectifterre.over-blog.org/

Je souhaite vivement que Pascal corrige son article sur la base des informations transmises.

@+
Olivier


Olivier
24 octobre 2007 - 0 h 00 min

Article de Pascal : « Néanmoins, jusqu’à présent, aucune solution ne se dégage réellement d’un point de vue industriel, les investissements et surfaces nécessaires restant peu concurrentiels face aux autres modes de production d’électricité »

> C’est faux en ce qui concerne l’aspect surface (et Pascal a démontré dans la discussion qu’il a très largement sous-estimé le solaire concentré à ce sujet, d’un facteur supérieur à 100)
> C’est faux en ce qui concerne l’aspect financier :
Références :
- Agence Internationale de l’Energie, World Energy Outlook 2004, page 233, Figures 7.8 et 7.9
- Commission européenne, WETO 2003, figure 4.2 page 71 (WETO = World Energy, Technology and Climate Policy Outlook, Commission européenne)
Commentaires en francais ici : http://objectifterre.over-blog.org/pages/Solaire_concentre__Questions_frequentes-24163.html

> C’est faux en ce qui concerne l’aspect industriel : non seulement `cela fait 20 ans que les premières centrales solaires ont prouvé leur efficacité, mais aujourd’hui on en est à la phase commerciale : Sud-ouest USA (400 MWe installés), Espagne (vraiment en plein boom CSP !) etc.

IL n’y a pas de honte à méconnaître le solaire à concentration et son potentiel, il serait par contre honteux de laisser de tel propos erronés en ligne.

Je précise, que pour le reste, l’article de Pascal est intéressant.

Voilà, j’aurai fait le maximum pour que ces erreurs soient retirées de l’article.

@+
Olivier


VB91
26 octobre 2007 - 0 h 00 min

Merci à Olivier pour ces précisions. En effet en continu, plus de pertes par rayonnement, plus de pertes par capacité de ligne. Restent les pertes Joules (par échauffement des câbles) qui sont effectivement d’autant plus faibles que la tension est élevée (inversement proportionnelles au carré de la tension). Cependant les pertes par courant de surface et par fuite du diélectrique (fuites à la terre), ainsi que le coût d’isolement et que les risques de claquage sont d’autant plus élevées que la tension est élevée (au moins proportionnelles à la tension si ce n’est pas à la tension élevée à un exposant supérieur à 1). D’autre par il faut élever cette tension au départ de ligne, l’abaisser à l’arrivée. Ce procédé a il été testé en grandeur réelle?


Olivier
27 octobre 2007 - 0 h 00 min

VB91,

Oui, ce procédé à été testé grandeur nature. Voici par exemple la carte de l’HVDC-Siemens dans le monde :

http://www.bv-russia.com/services/projects/pd/tagg/images/hvdc_transsysww.gif

Plus d’infos sur l’HVDC :
http://www.abb.com/hvdc

NB – Dans ton précèdant message, il semble que tu as pris comme mienne une phrase de Pascal que je citais. Soyons clairs : Pascal pensais qu’il fallait une surface supérieure à celle du Sahara pour répondre à la totalité de la demande électrique mondiale, je suis intervenu pour indiquer qu’1% était suffisant et tu as abondé, VB91, dans ce sens.

Nous aurons peut-être un jour une réponse de Pascal ;)

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