Si l’énergie solaire concentrée offre aujourd’hui de fortes perspectives de développement et devrait assurer près de 10% de la production électrique mondiale à l’horizon 2050 selon les experts de l’Agence internationale de l’énergie, le problème du stockage de l’électricité inhérent aux énergies renouvelables intermittentes entravait jusqu’à présent son expansion. C’était toutefois sans compter sur les travaux du laboratoire Promes (procédés, matériaux et énergie solaire) du CNRS de Perpignan, pionnier dans la recherche liée au solaire à concentration, et dont la nouvelle poudre de métal recyclée affiche des performances supérieures aux sels fondus dans le stockage de la chaleur.

Des centrales solaires performantes mais toujours intermittentes

Les centrales solaires à concentration thermodynamique exploitent le rayonnement du soleil en orientant, au moyen de miroirs, les flux de photons. Ces miroirs font converger les rayons solaires vers un fluide caloporteur chauffé à haute température, permettant par la suite de produire de l’électricité par le biais de turbines à vapeur ou à gaz.

Contrairement aux installations solaires photovoltaïques classiques dont le produit est directement l’électricité, les technologies solaires thermodynamiques génèrent donc de la chaleur. Le fluide chauffé ayant une certaine inertie thermique, la production d’électricité thermodynamique est certes moins “saccadée” que la production d’électricité photovoltaïque mais n’en reste pas moins intermittente.

“Le solaire à concentration a besoin de stockage, sinon la centrale s’arrêterait de fonctionner quand le soleil se couche”, explique au journal La Croix le professeur Xavier Py, enseignant-chercheur au laboratoire Promes de Perpignan. Des systèmes de stockage dynamique de la chaleur doivent donc être intégrés aux installations afin de prolonger la génération d’électricité jusqu’à plusieurs heures après la disparition des rayonnements solaires.

L’insuffisance des sels fondus

Or, les sels fondus aujourd’hui utilisés pour stocker la chaleur n’apparaissent pas pertinents sur le long terme, et semblent surtout totalement inadaptés aux perspectives de développement de cette technologie. “Une centrale d’une puissance de 50 MW a besoin de 28 000 tonnes de sels pour assurer son fonctionnement 24 heures sur 24. Pour assurer 10 % de la production électrique mondiale, il faudrait construire 400 centrales de ce type par an d’ici à 2050, ce qui nécessiterait de 10 à 20 millions de tonnes de sels par an” ajoute le professeur.

Des quantités irréalistes sur le long terme donc qui ont poussé les équipes du laboratoire Promes à imaginer et tester une nouvelle solution de stockage au sein de leurs installations d’Odeillo (plus grand four solaire du monde) et de Thémis (centrale électro-solaire pilote construite en 1983 par le CNRS et EDF) dans les Pyrénées.

Exploiter les déchets pour stocker l’énergie

Basée sur le retraitement de déchets amiantés, cette nouvelle technique de stockage se présente sous la forme d’une poudre noire métallique capable de transporter la chaleur produite. Les équipes du centre d’Odeillo sont en effet parvenues à mettre au point une céramique industrielle présentant les mêmes caractéristiques qu’un liquide caloporteur. Cette poudre dispose de propriétés thermophysiques proches des liquides mais ne présente pas de transition de phase (liquide-solide) et reste stable à haute température.

Composée essentiellement de déchets amiantés, de résidus de la fabrication d’acier, de cendres volantes captées dans les cheminées des centrales thermiques au charbon, et même de coquilles d’œufs, cette nouvelle matière recyclée pourrait donc être produite en grande quantité sans pour autant impacter l’environnement.

“L’industrie alimentaire en produit des quantités industrielles, relève le chercheur. Or ces déchets constituent une source de carbonate intéressante pour nos céramiques”, précise le Xavier Py.

Pour ne rien gâcher, cette nouvelle technologie s’avère à la fois plus performante et beaucoup moins chère à produire que les sels de nitrate.

Crédits photo : Xaviateur