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Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2026-01-15 origine:Propulsé
Dans le domaine de la production d'énergie solaire, la technologie bien connue photovoltaïque (PV) est déjà répandue sur les toits et dans les centrales électriques à grande échelle. Cependant, il existe une autre technologie qui utilise une haute tour et des milliers de miroirs pour concentrer la lumière du soleil en un « super faisceau », qui entraîne ensuite une turbine à vapeur traditionnelle pour produire de l'électricité. Il s'agit de l'énergie solaire concentrée (CSP) , en particulier de sa forme courante connue sous le nom de technologie de tour d'énergie solaire . Cet article examinera le fonctionnement des tours solaires et fournira une comparaison claire de leurs principales différences avec la production d'énergie photovoltaïque traditionnelle.
La génération de tours d'énergie solaire est un processus de conversion Son principe de base est de convertir le rayonnement solaire en énergie thermique via un champ miroir à grande échelle, d'utiliser cette chaleur pour produire de la vapeur et de piloter un turbogénérateur à vapeur pour produire de l'électricité, réalisant finalement le chemin de conversion d'énergie de « lumière-chaleur-électricité » . « Énergie lumineuse → Énergie thermique → Énergie mécanique → Énergie électrique ».
Une centrale solaire typique se compose principalement de trois systèmes principaux :
Système de concentration et de collecte de chaleur
Noyau : Le récepteur au sommet de la tour et les milliers d' héliostats (miroirs) disposés autour de lui.
Processus : Chaque héliostat agit comme un « tournesol » précis, utilisant un système de suivi à deux axes pour réfléchir et focaliser avec précision la lumière du soleil sur le récepteur situé au sommet de la tour, qui peut mesurer plus de cent mètres de haut.
Système de stockage thermique et d'échange de chaleur
Support clé : utilise généralement du sel fondu (un mélange comme le nitrate de sodium et le nitrate de potassium). Le sel fondu est chauffé par la lumière solaire concentrée à l'intérieur du récepteur à des températures supérieures à 500-600°C..
Avantage de stockage : le sel fondu chauffé s'écoule dans un réservoir de stockage chaud, formant une énorme « batterie thermique ». Pendant la production d'électricité, le sel chaud libère de la chaleur pour produire de la vapeur, puis retourne dans un réservoir de stockage froid, complétant ainsi le cycle.
Système de production d'énergie
Semblable aux centrales thermiques ou nucléaires traditionnelles, elle utilise la chaleur du sel fondu pour créer de la vapeur à haute température et haute pression, qui entraîne un turbogénérateur de vapeur . Il s’agit de l’une des différences les plus fondamentales par rapport au photovoltaïque : il fournit en fin de compte de l’électricité à courant alternatif (CA) parfaitement synchronisée avec le réseau électrique.
Pour comprendre de manière plus intuitive, nous pouvons comparer de manière exhaustive les deux dans les dimensions suivantes :
Dimension de comparaison | Tour d'énergie solaire (CSP) | Énergie photovoltaïque (PV) traditionnelle |
Parcours technologique de base | Lumière → Chaleur → Électricité | Lumière → Électricité |
Principe de fonctionnement | Concentre la lumière pour produire de la chaleur à haute température, entraînant un moteur thermique (turbine à vapeur). C'est un processus thermodynamique. | Les photons excitent un matériau semi-conducteur (par exemple le silicium) pour créer des paires électron-trou, générant ainsi une tension. Il est basé sur l’ effet photoélectrique physique quantique. |
Méthode de stockage d'énergie | Comporte intrinsèquement un stockage thermique à grande échelle et à faible coût (de plusieurs heures à plus de dix heures), permettant une production d'électricité continue et stable de jour comme de nuit avec une production distribuable. | L'électricité doit reposer sur des systèmes externes de stockage d'énergie par batterie (BESS) . Le stockage d’électricité à grande échelle est coûteux et le photovoltaïque agit généralement comme une source d’énergie intermittente. |
Caractéristiques d'intégration au réseau | Produit une alimentation CA stable, distribuable et synchrone avec inertie de rotation , améliorant la stabilité du réseau. Il s'agit d'une source d'énergie de haute qualité et respectueuse du réseau. | Produit une alimentation CC, nécessitant que les onduleurs se convertissent en CA. C'est une source d'alimentation intermittente/variable ; l’intégration à grande échelle nécessite de prendre en charge les ressources de pointe. |
Efficacité de conversion énergétique | Efficacité globale du système relativement élevée (environ 15 à 20 %), s’améliorant avec l’échelle. La perte d'énergie dans le cycle de stockage thermique est faible. | Rendement élevé d'un module unique (modules en silicium commerciaux ~ 20-23 %), mais l'efficacité globale du système est affectée par la température, la poussière, etc. |
Ressources terrestres et hydriques | Densité énergétique élevée, mais un espacement est nécessaire pour les miroirs, ce qui entraîne une plus grande utilisation du sol par unité d'électricité produite ; le cycle vapeur nécessite un peu d'eau de refroidissement. | Aménagement flexible, empreinte foncière relativement réduite par capacité installée ; le fonctionnement ne consomme pratiquement pas d’eau. |
Adaptabilité au climat | S'appuie sur une irradiance normale directe (DNI) élevée , offrant des avantages évidents dans les régions ensoleillées et arides ; utilise très mal la lumière diffuse du soleil. | Peut utiliser à la fois la lumière directe et diffuse de la lumière solaire, mais peut toujours produire de l'énergie dans les régions nuageuses et humides, offrant ainsi une plus grande adaptabilité. |
Équipement principal | Champ d'héliostat, tour de réception, système de stockage thermique à sels fondus, groupe turbo-générateur de vapeur, échangeurs de chaleur, etc. | Modules photovoltaïques, onduleurs, structures de montage, boîtiers de combinaison, etc. |
Maturité et coût de la technologie | Technologiquement complexe, coût d'investissement initial élevé , longue période de construction. Cependant, avec le stockage intégré, son coût actualisé de l’énergie (LCOE) peut être compétitif sur de longues durées de vie opérationnelle. | Technologie très mature, industrialisation poussée, faible coût d'investissement initial , installation rapide, actuellement le courant dominant absolu du marché. |
Les tours solaires (CSP) et la production d’énergie photovoltaïque (PV) ne sont pas de simples substituts mais plutôt des voies technologiques complémentaires et synergiques :
PV Power est le modèle de déploiement distribué et flexible , adapté à une construction rapide dans divers endroits. C’est l’avant-garde en matière d’augmentation de la pénétration des énergies renouvelables.
CSP (Tower) est une solution pour une alimentation de base centralisée et distribuable . Sa puissante capacité de stockage et de production thermique peut résoudre efficacement le problème de l'intermittence de l'énergie solaire, en fournissant une électricité stable et propre au réseau et en agissant comme un « stabilisateur » dans la construction de nouveaux systèmes électriques.
Pour l’industrie des équipements électriques, ces deux technologies créent également des exigences différentes :
Les centrales photovoltaïques nécessitent un grand nombre de transformateurs élévateurs conteneurisés conventionnels pour augmenter la tension de la sortie de l'onduleur au niveau du réseau.
Les centrales à tour solaire ressemblent davantage aux centrales thermiques traditionnelles. Leurs systèmes électriques nécessitent un ensemble complet d'équipements de transformation de puissance complexes et hautement fiables, allant des transformateurs d'excitation à la sortie du générateur et des transformateurs auxiliaires/de service aux grands transformateurs élévateurs principaux..
À mesure que la transition énergétique mondiale s’approfondit, les technologies de stockage d’énergie de longue durée , à la fois vertes et économiques, deviendront essentielles. Dans ce contexte, la technologie des tours d'énergie solaire, avec son avantage inhérent de « stockage thermique intégré » , est sur le point d'occuper une position unique et significative dans le futur paysage énergétique.
