{"id":19722,"date":"2023-08-25T12:00:00","date_gmt":"2023-08-25T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/politique\/une-autre-energie-solaire-est-possible"},"modified":"2023-08-28T22:37:55","modified_gmt":"2023-08-28T22:37:55","slug":"une-autre-energie-solaire-est-possible","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/toutes-les-actualites\/une-autre-energie-solaire-est-possible","title":{"rendered":"Une autre \u00e9nergie solaire est possible"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Benin. <\/strong><\/span>Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n\u00b0214 date\u0301 juillet\/ septembre 2023.<\/p>\n

Dix mille fois la consommation mondiale actuelle d’e\u0301lectricite\u0301 : c’est a\u0300 peu pre\u0300s ce que repre\u0301sente le potentiel de l’e\u0301nergie solaire the\u0301oriquement exploitable sur terre, selon l’Agence internationale de l’e\u0301nergie (AIE). Une gigantesque ressource renouvelable que l’humain ne met a\u0300 profit me\u0301thodiquement que depuis peu, notamment gra\u0302ce aux panneaux photovoltai\u0308ques (PV), qui transforment directement la lumie\u0300re en e\u0301lectricite\u0301. Leur prix a e\u0301te\u0301 divise\u0301 par cinq entre 2010 et 2020, tandis que la puissance installe\u0301e au niveau mondial a e\u0301te\u0301 multiplie\u0301e par vingt. Ce succe\u0300s fait de l’ombre a\u0300 d’autres formes d’e\u0301nergie solaire, moins exploite\u0301es, mais qui n’ont pas dit leur dernier mot.<\/p>\n

Point de de\u0301part commun a\u0300 ces technologies : la transformation du rayonnement solaire en chaleur, indispensable non seulement pour des usages domestiques, mais surtout pour l’industrie. Une chaleur que l’on sait convertir en e\u0301lectricite\u0301 – apre\u0300s tout, il suffit de faire bouillir de l’eau pour alimenter en vapeur une turbine – et stocker de fac\u0327on plus e\u0301conomique que cette dernie\u0300re.<\/p>\n

La premie\u0300re de ces techniques est l’e\u0301nergie solaire thermique, autrement dit la capture directe du rayonnement solaire et sa transformation en chaleur. Un serpentin de me\u0301tal sombre (cuivre, aluminium…) absorbe le rayonnement solaire et communique la chaleur capte\u0301e a\u0300 de l’eau circulant dans un dispositif plus ou moins sophistique\u0301. \u00ab\u00a0La premie\u0300re fac\u0327on d’ame\u0301liorer le rendement consiste a\u0300 enfermer le serpentin dans un cha\u0302ssis vitre\u0301, afin de faire jouer l’effet de serre, explique Thomas Fasquelle, mai\u0302tre de confe\u0301rences a\u0300 l’Institut universitaire des syste\u0300mes thermiques industriels (IUSTI) de l’Universite\u0301 Aix-Marseille. On peut e\u0301galement le peindre a\u0300 l’aide d’une peinture se\u0301lective, qui absorbe au mieux le spectre du rayonnement solaire et minimise l’e\u0301mission infrarouge. Mais le plus efficace est le ‘double tube’ : l’eau circule dans un tube noir place\u0301 dans un tube en verre sous vide.\u00a0\u00bb Ce qui ame\u0301liore l’isolation.<\/p>\n

Utilise\u0301 avant tout pour la production d’eau chaude sanitaire, le solaire thermique permet aussi de chauffer des locaux. Des dispositifs produisant du froid a\u0300 partir de la chaleur permettent me\u0302me de les climatiser. Selon l’AIE, l’eau chaude solaire concernait 250 millions de logements dans le monde en 2020, avec un succe\u0300s variable d’un pays a\u0300 l’autre, qui ne de\u0301pend pas uniquement de l’ensoleillement local : sur le podium du parc installe\u0301, per capita, on trouve la Barbade, Chypre et Israe\u0308l. Le quatrie\u0300me pays e\u0301tant… l’Autriche. A\u0300 noter qu’il existe des panneaux solaires hybrides, a\u0300 la fois thermiques et photovoltai\u0308ques.<\/p>\n

De\u0300s l’Antiquite\u0301, les proprie\u0301te\u0301s du miroir parabolique sont connues<\/b><\/p>\n

Plus complexe est l’e\u0301nergie solaire dite thermodynamique, souvent appele\u0301e solaire a\u0300 concentration. Cette fois, il s’agit de focaliser les rayons du Soleil a\u0300 l’aide de miroirs afin d’obtenir des tempe\u0301ratures e\u0301leve\u0301es, qui peuvent e\u0302tre exploite\u0301es pour produire notamment de l’e\u0301lectricite\u0301. Fin 2022, la puissance mondiale installe\u0301e en centrales e\u0301lectriques solaires a\u0300 concentration atteignait les 7,3 gigawatts (GW), selon les estimations de l’AIE. Dont 2,3 GW en Espagne, pays qui a eu de\u0300s les anne\u0301es 2000 une politique tre\u0300s volontariste dans ce domaine. Ce parc de centrales solaires ne repre\u0301sente, certes, qu’environ un pour cent de la puissance installe\u0301e en panneaux photovoltai\u0308ques (773 GW) a\u0300 la me\u0302me date… mais cela pourrait changer. Pourquoi ? Parce que cette approche pre\u0301sente un atout de poids : elle permet de stocker l’e\u0301nergie en grande quantite\u0301 sous forme de chaleur, et de produire ainsi de l’e\u0301lectricite\u0301, me\u0302me apre\u0300s le coucher du Soleil. La nuit, les centrales solaires espagnoles produisent jusqu’a\u0300 800 me\u0301gawatts !<\/p>\n

L’histoire de l’e\u0301nergie solaire a\u0300 concentration a commence\u0301 avec le miroir parabolique, qui concentre les rayons du Soleil vers un point focal. Il faut e\u0301corner la le\u0301gende selon laquelle le Grec Archime\u0300de aurait, lors du sie\u0300ge de Syracuse (213 avant J.-C.), utilise\u0301 des miroirs pour incendier les navires romains. Les historiens des sciences n’y croient gue\u0300re… Cependant, le traite\u0301 \u00ab\u00a0Sur des miroirs bru\u0302lants\u00a0\u00bb du mathe\u0301maticien grec Diocle\u0300s (vers 240-vers 180 avant J.-C.) laisse peu de doute sur le fait que cette proprie\u0301te\u0301 du miroir parabolique e\u0301tait the\u0301orise\u0301e de\u0300s cette e\u0301poque.<\/p>\n

Un regain d’inte\u0301re\u0302t pour ces miroirs est perceptible au 17e sie\u0300cle, notamment en France. Ainsi, Franc\u0327ois Villette (1621-1698), opticien a\u0300 la cour de Louis XIV, fabrique-t-il un \u00ab\u00a0miroir ardent\u00a0\u00bb en bronze d’un me\u0300tre de diame\u0300tre, avec lequel il parvient a\u0300 faire fondre divers objets. Au sie\u0300cle suivant, Buffon (1707-1788) innove en faisant fabriquer en 1747 et 1750 deux versions successives d’un miroir composite. Le second, mesurant a\u0300 peu pre\u0300s deux me\u0300tres sur deux, est constitue\u0301 de 360 petits miroirs plans orientables. Il peut ainsi, au prix d’un fastidieux re\u0301glage, focaliser la lumie\u0300re solaire a\u0300 des distances variables. De son co\u0302te\u0301, Antoine Lavoisier (1743-1794) concentre les rayons du Soleil a\u0300 l’aide d’un jeu de deux lentilles. Il atteint la tempe\u0301rature de fusion du platine : 1.750 \u00b0C. Au 19e sie\u0300cle, Augustin Mouchot (1825-1912) re\u0301alise en 1866 le premier moteur solaire : un miroir parabolique concentre la lumie\u0300re solaire sur la chaudie\u0300re d’une machine a\u0300 vapeur.<\/p>\n

En 1970, la France inaugure un four solaire d’un me\u0301gawatt<\/b><\/p>\n

Arrive le 20e sie\u0300cle. En 1946, le chimiste et physicien Fe\u0301lix Trombe (1906-1985) expe\u0301rimente, a\u0300 l\u2019observatoire de Meudon, un four solaire re\u0301alise\u0301 a\u0300 partir d\u2019un miroir de deux me\u0300tres de diame\u0300tre issu d\u2019un projecteur abandonne\u0301 par la DCA allemande. Il parvient a\u0300 provoquer la fusion d\u2019oxydes particulie\u0300rement re\u0301fractaires, comme l\u2019oxyde de thorium, a\u0300 3.200 \u00b0C. \u00ab\u00a0Il ne fait pas de doute que la France a e\u0301te\u0301 pionnie\u0300re, assure Gilles Flamant, conseiller scientifique au laboratoire Proce\u0301de\u0301s, mate\u0301riaux et e\u0301nergie solaire (Promes)-CNRS, qu\u2019il a dirige\u0301 de 2004 a\u0300 2016. Fe\u0301lix Trombe, trois ans plus tard, fait construire un prototype de four solaire de 50 kW a\u0300 Mont-Louis, dans les Pyre\u0301ne\u0301es-Orientales. Puis, non loin de la\u0300, le grand four solaire d\u2019Odeillo, d\u2019une puissance d\u2019un me\u0301gawatt, qui fut inaugure\u0301 en 1970.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Championne des tempe\u0301ratures extre\u0302mes, cette installation concentre la lumie\u0300re du Soleil en deux temps. Un champ de 63 \u00ab\u00a0he\u0301liostats\u00a0\u00bb, des miroirs constamment oriente\u0301s pour suivre la course de notre astre (2.835 me\u0300tres carre\u0301s au total), concentre sa lumie\u0300re vers un e\u0301norme miroir parabolique fixe de 48 me\u0300tres de large sur 54 de haut. Re\u0301sultat : un facteur de concentration rare, de l\u2019ordre de 10.000.<\/p>\n

Capable d\u2019atteindre une tempe\u0301rature de 3.500 \u00b0C, le four d\u2019Odeillo permet de re\u0301aliser des expe\u0301riences de me\u0301tallurgie et de mener d\u2019autres travaux de recherche. Mais sa complexite\u0301 et son cou\u0302t n\u2019en font pas un bon mode\u0300le pour la production d\u2019e\u0301lectricite\u0301. Les paraboles simples posent d\u2019autres proble\u0300mes. Il faut notamment les orienter selon deux axes, ce qui complexifie l\u2019extraction de la chaleur depuis leur foyer. C\u2019est un physicien britannique, Charles Vernon Boys (1855-1944), qui inventera le capteur \u00ab\u00a0cylindro-parabolique\u00a0\u00bb. De section parabolique, mais tout en longueur, ce type de miroir concentre les rayons du Soleil sur une ligne focale ou\u0300 est place\u0301 un tube dans lequel circule un liquide caloporteur. Aligne\u0301 sur un axe nordsud, il peut suivre l\u2019astre sur l\u2019axe est-ouest au prix d\u2019une simple rotation. La majorite\u0301 des centrales solaires a\u0300 concentration installe\u0301es a\u0300 ce jour sont de ce type.<\/p>\n

Les anne\u0301es 1970 verront la naissance d’un autre concept de centrale solaire : la centrale a\u0300 tour. La lumie\u0300re y est capte\u0301e par un vaste champ d’he\u0301liostats oriente\u0301s individuellement, mais qui renvoient la lumie\u0300re du Soleil directement sur un re\u0301cepteur au sommet d’une tour place\u0301e au centre du dispositif. La premie\u0300re centrale ope\u0301rationnelle de ce type, d’une puissance de 5 MW, fut installe\u0301e en 1976 a\u0300 Albuquerque (E\u0301tats-Unis). La lumie\u0300re e\u0301tant concentre\u0301e en un seul point, la centrale a\u0300 tour permet d’obtenir des facteurs de concentration dix fois supe\u0301rieurs (entre 500 et 1000, contre 50 a\u0300 70 en cylindro-parabolique) et des tempe\u0301ratures plus e\u0301leve\u0301es. Et donc, en vertu du principe de Carnot, de meilleurs rendements.<\/p>\n

Pour stocker la chaleur, diverses solutions ont e\u0301te\u0301 teste\u0301es. La plus employe\u0301e actuellement consiste a\u0300 porter a\u0300 haute tempe\u0301rature, et a\u0300 stocker dans des cuves bien isole\u0301es thermiquement, des sels fondus (typiquement, un me\u0301lange de nitrates de sodium et potassium). Lesquels peuvent e\u0301ventuellement e\u0302tre directement utilise\u0301s comme fluide caloporteur. Mais une chute accidentelle de la tempe\u0301rature sous leur point de fusion peut entrai\u0302ner des conse\u0301quences fa\u0302cheuses. C’est pourquoi on fait appel dans certains cas a\u0300 un fluide caloporteur distinct, qui communique sa chaleur au fluide de stockage via un e\u0301changeur de chaleur.<\/p>\n

De\u0301sormais, la centrale a\u0300 tour a le vent en poupe. \u00ab\u00a0Elle permet d’atteindre des tempe\u0301ratures bien plus e\u0301leve\u0301es et ne\u0301cessite moins de tuyauterie, ce qui favorise l’usage de sels fondus directement comme fluide caloporteur, facilitant le stockage de chaleur, assure Thomas Fasquelle. On envisage de plus en plus d’utiliser ces centrales a\u0300 tour en comple\u0301ment des centrales photovoltai\u0308ques, essentiellement pour stocker de la chaleur de jour afin de produire de l’e\u0301lectricite\u0301 la nuit.\u00a0\u00bb Mais la chaleur issue d’une centrale a\u0300 concentration peut e\u0302tre exploite\u0301e sans passer par la case e\u0301lectricite\u0301. Notamment pour faciliter des re\u0301actions chimiques inte\u0301ressantes. Celles, par exemple, qui permettent de transformer le biogaz, un cocktail issu de la biomasse de me\u0301thane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2), en \u00ab\u00a0syngas\u00a0\u00bb, me\u0301lange de monoxyde de carbone (CO) et d’hydroge\u0300ne (H2). Syngas dont on sait depuis un sie\u0300cle tirer des carburants, comme l’essence ou le ke\u0301rose\u0300ne, via le proce\u0301de\u0301 Fischer-Tropsch. Des carburants certes carbone\u0301s, mais non fossiles et renouvelables.<\/p>\n

Biento\u0302t, de la bie\u0300re solaire \u00ab\u00a0bas carbone\u00a0\u00bb<\/b><\/p>\n

Mieux, a\u0300 1.500 \u00b0C, on sait transformer le CO2, additionne\u0301 d\u2019eau (H2O), en syngas. Une e\u0301quipe de l\u2019E\u0301cole polytechnique fe\u0301de\u0301rale de Zurich y travaille depuis longtemps, et sa technologie est aujourd\u2019hui valorise\u0301e par la start-up Synhelion. Mieux encore, une e\u0301quipe de l\u2019E\u0301cole polytechnique fe\u0301de\u0301rale de Lausanne vient de re\u0301aliser un re\u0301acteur photo-e\u0301lectrochimique pilote de deux kilowatts, capable de \u00ab\u00a0craquer\u00a0\u00bb la mole\u0301cule d\u2019eau et ainsi de produire de l\u2019hydroge\u0300ne, un carburant propre entre tous. Cette technologie sera valorise\u0301e par la start-up SoHHytec.<\/p>\n

\u00ab\u00a0L’avantage majeur du solaire a\u0300 concentration sur le photovoltai\u0308que est qu’il permet une production nocturne, insiste Gilles Flamant. Des recherches visent aujourd’hui a\u0300 ame\u0301liorer encore l’efficacite\u0301 du stockage de la chaleur. Les sels fondus sont exploitables jusqu’a\u0300 565 \u00b0C. Mais pour obtenir un meilleur rendement, on vise les 800-1.000 \u00b0C. Notre e\u0301quipe travaille sur de nouveaux ‘fluides’, notamment des particules de ce\u0301ramique transporte\u0301es dans un gaz.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Mais la chaleur issue de cette technologie pourrait e\u0302tre mise a\u0300 profit plus massivement. \u00ab\u00a0L’exploitation directe de la chaleur d’origine solaire dans l’industrie est la grande oublie\u0301e de l’histoire, estime le chercheur. Et pourtant, 70 % de l’e\u0301nergie consomme\u0301e par l’industrie sert a\u0300 produire de la chaleur. .. Je mets en route actuellement un projet visant a\u0300 e\u0301tudier comment on peut recourir a\u0300 cette chaleur solaire pour de\u0301carboner l’industrie.\u00a0\u00bb Elle pourrait en particulier e\u0302tre exploite\u0301e dans des filie\u0300res au bilan carbone de\u0301sastreux, comme celle du ciment ou de l’acier. Mais aussi dans bien d’autres secteurs : Heineken fait actuellement construire a\u0300 Se\u0301ville, sur 40 hectares, une centrale cylindro-parabolique qui lui permettra de produire tre\u0300s prochainement de la bie\u0300re solaire \u00ab\u00a0bas carbone\u00a0\u00bb.<\/p>\n

La cuisson solaire fait ses premiers plats<\/b><\/p>\n

A\u0300 Montville, en Normandie, Arnaud Cre\u0301tot, inge\u0301nieur reconverti dans la boulangerie, propose depuis 2019 son pain solaire. Son installation comporte onze me\u0300tres carre\u0301s de petits miroirs qui concentrent les rayons vers l’ouverture d’une chambre de cuisson. Autre exemple : a\u0300 Marseille, Pierre-Andre\u0301 Aubert, inge\u0301nieur devenu cuisinier, propose depuis 2020, dans sa guinguette Le Pre\u0301sage, des petits plats dont la cuisson est assure\u0301e, selon le me\u0302me principe, par une parabole composite de huit me\u0300tres carre\u0301s.<\/p>\n

Et il a lance\u0301 la construction d’un restaurant solaire… en dur. \u00ab\u00a0La cuisson solaire rencontre un certain succe\u0300s en Inde, assure Thomas Fasquelle, mai\u0302tre de confe\u0301rences a\u0300 l’Institut universitaire des syste\u0300mes thermiques industriels. Ainsi que dans quelques pays d’Afrique et d’Ame\u0301rique du Sud. Une poigne\u0301e de fabricants propose de\u0301sormais des solutions pre\u0302tes a\u0300 l’emploi, pour re\u0301pondre a\u0300 des besoins collectifs et me\u0302me individuels. En France, on peut se tourner vers Solar B rother, une start-up cre\u0301e\u0301e en 2016.\u00a0\u00bb<\/p>\n

La cuisson solaire pre\u0301sente toutefois quelques inconve\u0301nients. Les dispositifs sont encombrants, leur maniement encore complique\u0301… \u00ab\u00a0Souvent, on ne peut pas voir ce que l’on cuit, indique Thomas Fasquelle. Par ailleurs, les dispositifs les plus simples atteignent pe\u0301niblement les 150 \u00b0C. Pour monter a\u0300 200-300 \u00b0C, c’est plus complique\u0301. Et Il faut faire des progre\u0300s en ergonomie . Si l ‘on parvenait a\u0300 lancer un barbecue solaire pratique et bon marche\u0301, cela pourrait aider au de\u0301collage de ce mode de cuisson.\u00a0\u00bb<\/p>\n

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Africa-Press – Benin. Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n\u00b0214 date\u0301 juillet\/ septembre 2023. Dix mille fois la consommation mondiale actuelle d’e\u0301lectricite\u0301 : c’est a\u0300 peu pre\u0300s ce que repre\u0301sente le potentiel de l’e\u0301nergie solaire the\u0301oriquement exploitable sur terre, selon l’Agence internationale de l’e\u0301nergie (AIE). 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