Energies renouvelables : un aperçu des solutions permettant d’exploiter la thermoélectricité

Dans le cadre des énergies renouvelables, l’énergie solaire thermique est une solution qui permet de produire une énergie électrique propre et abondante à partir du rayonnement solaire. Dans cet article, on vous présente les principales technologies utilisées pour l’obtenir. L’énergie solaire thermique ou solaire thermique consiste en la concentration du rayonnement solaire sur un élément récepteur spécifique, grâce à l’utilisation de miroirs capables de s’orienter en fonction de la position du soleil. Cet élément récepteur atteint des températures très élevées et transmet la chaleur générée à un fluide qui circule à l’intérieur. Ce processus génère de la vapeur qui, à son tour, fait tourner une turbine produisant de l’électricité. Les principales technologies utilisées dans le monde pour obtenir de l’énergie solaire thermique sont les suivantes :

Centrale électrique à antennes paraboliques

C’est actuellement la technologie la plus répandue au niveau mondial ; la plupart des centrales thermiques solaires de la planète correspondent à ce système. Les réflecteurs ont une section parabolique, concentrant le rayonnement solaire sur un tube qui est traversé à l’intérieur par un fluide caloporteur, responsable du transport de l’énergie thermique. Des rangées de ces miroirs sont installées pour concentrer le rayonnement sur le tuyau récepteur en chauffant un fluide à 400º C, qui génère de la vapeur pour actionner la turbine reliée à un générateur d’électricité ou qui chauffe un système de stockage de deux réservoirs de sel fondu. Ces sels fondus sont généralement composés de sels de sodium et de potassium, sont non toxiques, relativement peu coûteux et ont un point de fusion d’environ 245° C. Leurs caractéristiques les rendent idéales pour le stockage de la chaleur générée par la technologie solaire thermique. Il est recommandé d’orienter ces centrales dans le sens nord-sud, car cela permet de maximiser la production d’énergie qui est collectée tout au long de l’année.

Station centrale de réception solaire

Les éléments les plus caractéristiques d’une centrale de réception solaire sont les héliostats, des miroirs chargés de réfléchir le rayonnement solaire vers un point focal, et une tour où ce point est situé. Les héliostats ont un système de suivi individuel de la trajectoire du soleil et peuvent tourner sur deux axes. Dans ce type d’installation, le sel fondu peut être utilisé pour augmenter la température de l’installation au moyen de la chaleur des héliostats, qui est transférée de la tour à un réservoir de stockage. Ces sels passent ensuite dans un générateur de vapeur, qui est utilisé pour actionner une turbine électrique afin de produire de l’électricité. Enfin, les sels sont refroidis et stockés dans un second réservoir, puis remis dans le cycle. Ces centrales ont généralement des performances thermodynamiques plus élevées que les centrales à auges paraboliques, puisque des températures allant jusqu’à 500 à 600º C sont atteintes.

La centrale de Fresnel

La centrale de Fresnel est constituée de rangées de réflecteurs solaires avec des concentrateurs plats ou légèrement courbés. Dans ce type de technologie, la distance focale est plus longue, pour cette raison, les concentrateurs paraboliques peuvent être remplacés par des segments de miroir plats, ce qui permet d’alléger la structure. L’un des principaux avantages de l’usine de Fresnel est la production directe de vapeur, ce qui élimine le besoin de fluides caloporteurs et d’échangeurs de chaleur. Cette technologie est actuellement peu répandue en raison du faible niveau de concentration et de température atteint par le fluide, et parce qu’il est plus difficile d’intégrer un système de stockage.

Centrale électrique parabolique

La centrale parabolique est constituée d’un paraboloïde de révolution et d’un récepteur qui est situé au point focal de ce paraboloïde. Celui-ci est couplé à un moteur pour générer l’énergie, généralement un moteur Stirling, qui utilise un gaz chauffé, hélium ou hydrogène. La structure tourne en suivant la trajectoire du soleil. Les éléments de base des centrales à miroirs cylindro-paraboliques équipées de moteurs Stirling sont le concentrateur et le générateur de l’énergie électrique. La technologie de l’auge parabolique n’est pas recommandée pour les grandes centrales électriques car il s’agit d’un système modulaire.

Quel type d’énergie renouvelable ?

Les énergies renouvelables sont une solution alternative à explorer pour remplacer et/ou compléter les autres énergies traditionnelles pourvoyeuses d’énergie.

– L’énergie solaire

L’énergie solaire provient, comme son nom l’indique, du soleil. Cette énergie peut être transformée utilement en chaleur, électricité ou en biomasse. Cette énergie est principalement utilisée par les industrielles et les particuliers. Elle permet le développement du photovoltaïque sachant que la lumière solaire est transformée en énergie électrique grâce à des panneaux solaires.

– L’énergie éolienne

Cette énergie sert à produire de l’électricité par l’intermédiaire d’un générateur. L’énergie éolienne utilise donc la force du vent. Son inconvénient est qu’elle engendre une nuisance sonore importante. Il y a aussi des mini éoliennes pour les particuliers. Ces éoliennes domestiques sont posées sur un toit ou une pente. Selon l’importance de l’éolienne, le particulier concerné pourra consommer l’électricité produite par cette dernière ou la revendre à un fournisseur d’électricité.

– L’énergie hydraulique

C’est un procédé très ancien qui permet de stocker des masses importantes d’eau que l’on transforme ensuite en électricité. On la nomme aussi hydroélectricité. Celle-ci peut être produite par des centrales hydrauliques alimentées en partie par des barrages.

– L’énergie géothermique

Des centrales géothermiques se servent de la chaleur dégagée par le noyau terrestre. L’avantage de cette énergie est qu’elle ne dépend pas des conditions climatiques ni des saisons. L’énergie géothermique se présente sous deux formes :

  • basse température pour chauffer les habitations des particuliers ;
  • haute température, dans ce cas, c’est un moyen de produire de l’électricité.

– L’énergie biomasse

Cette énergie concerne le bois, les résidus forestiers, les déchets organiques et verts ainsi que le biocarburant ou essence verte. Cette essence verte est classée en deux types :

  • éthanol issu du blé, maïs, betterave, canne à sucre et ;
  • biodiesel issu du colza, tournesol, soja.

Ces biocarburants sont souvent mélangés aux carburants classiques pour limiter les effets de serre. Le bois, quant à lui, est un combustible utilisé depuis la nuit des temps pour le chauffage et la cuisine.

Pourquoi utiliser l’énergie renouvelable ?

Les différentes énergies fossiles ne sont pas des énergies renouvelables et produisent énormément du dioxyde de carbone et d’autres gaz nocifs comme le méthane. Or la loi n° 2019-1147 relative à l’énergie et au climat, qui est venue actualiser les objectifs de la politique de l’énergie pour tenir compte du Plan climat adopté en 2017, de la Stratégie nationale bas carbone et de la programmation pluriannuelle de l’énergie, prévoit les objectifs suivants :

  • neutralité carbone à l’horizon ;
  • baisse de 40 % de la consommation d’énergies fossiles ;
  • réduction à 50 % de la part du nucléaire dans la production électrique.

Pour éviter l’accroissement de l’effet de serre et la destruction de la couche d’ozone, il est possible de changer nos habitudes en faisant appel à l’énergie renouvelable moins dangereuse pour notre environnement. Celle-ci nous permet également de réduire le coût énergétique de nos dépenses d’énergie.

Utiliser l’énergie renouvelable chez soi

On pollue moins en utilisant les énergies renouvelables à la place des énergies fossiles (pétrole, gaz naturel).

De ce fait, vous pouvez :

  • envisager la construction d’une maison à économie d’énergie ;
  • entreprendre des travaux en économie d’énergie dans votre maison actuelle ;
  • faire des économies d’énergie en isolation ;
  • produire votre électricité en utilisant le solaire ou l’éolien ;
  • faire appel à des accessoires non gourmands en énergie comme les ampoules à économie d’énergie ;
  • lors de l’achat d’un électroménager, il est important de savoir lire les étiquettes correspondant à la classe énergétique de votre appareil ;
  • utiliser des récupérateurs d’eau pour économiser l’eau et donc réduire votre facture de consommation.

La liste est loin d’être exhaustive pour utiliser, à bon escient, l’énergie renouvelable chez soi ou encore pour le transport et la consommation.