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Technologie Fresnel : le coup de chaud qui manquait au solaire

Si l’inauguration de Fresdemo sur le site de recherche espagnol de la Plataforma Solar de Almería était entourée d’une certaine confidentialité (certains détails techniques étant classés secret commercial), les initiateurs ont néanmoins tenu à présenter leur installation expérimentale dès juillet..

Située aux confins des innovations technologiques et de la seule zone désertique d’Europe occidentale, le site de recherche et développement Plataforma Solar de Almería, à Tabernas, en Andalousie, accueille l’espace de recherche allemand Fresdemo.
Celui-ci est entré en service test depuis le 9 juillet. Les conclusions définitives pour une extension industrielle du dispositif de concentration du rayonnement solaire par lentilles de Fresnel pour optimiser la production photovoltaïque devaient être tirées d’ici décembre 2008. Mais tous les associés, et ils sont nombreux (voir en encadré), sont confiants.
D’ailleurs la technologie utilisée n’en est pas à son galop d’essai, si ce n’est qu’aucune aventure industrielle n’a encore été tentée dans le solaire thermoélectrique adoptant cette solution.

Qu’apporte le principe optique de Fresnel ?

Plus connu pour ses lentilles « à échelons » exploitées sur les phares côtiers, ses coefficients ou ses intégrales, le physicien français Augustin Fresnel a néanmoins émis le premier l’hypothèse de l’onde transversale dans le cadre de ses travaux sur la théorie ondulatoire de la lumière. Il réalise ainsi les premières mesures sur la marche hyperbolique des franges de diffraction. En application des recherches de Fresnel, les partenaires du projet de Tabernas ont travaillé sur la base des centrales solaires à concentrateurs cylindro-paraboliques, en changeant toutefois un des paramètres fondamentaux : la configuration des miroirs réflecteurs.
Non plus paraboliques, les miroirs plats augmentent de manière significative la rentabilité de l’installation solaire thermoélectrique sans en diminuer le rendement de production. Convaincus que la facilité de fabrication d’un miroir plat plutôt que parabolique est la clef d’une production d’électricité à partir du solaire à grande échelle, les initiateurs ont travaillé par voie de conséquence à l’optimisation des coûts de tous les composants d’une centrale..

Plus économique

Contrairement à la technologie des tours solaires, comme à Séville où une première tranche commerciale de 11 MW a été mise en service au printemps, la centrale solaire Fresdemo est beaucoup plus économique. Sa puissance est de seulement 1 MW. Essentiellement donc grâce aux coûts de fabrication des miroirs plats mais également parce que chaque unité comporte son propre concentrateur vers lequel est renvoyée la lumière, les miroirs n’ayant besoin d’être orientés que sur un seul axe et non plus plusieurs. D’où un support de charge bien moindre et une prise au vent inférieure. Le concentrateur étant fixe également, aucun compensateur flexible de haute pression n’est nécessaire. L’ensemble des composants étant soumis à des paramètres simples, leur résistance peut être standardisée. Hélène Boussel, en Andalousie

Caractéristiques du projet Fresdemo

Longueur: 100 mètres

Largeur : 21 mètres

Hauteur: 8 mètres

Puissance: 1 MW

Période d’essai : juillet 2007 à août 2008

Partenaires du projet : MAN Ferrostaal, Solar Power Group, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, Deutsches Luft und Raumfahrtzentrum, PSE (société spin-off du Fraunhofer Institut).
Investissement : 2,6 millions d’euros Soutenu par le ministère allemand de l’Environnement.

50 MW en version série

La viabilité économique de l’installation est basée sur les estimations déjà réalisées en termes de coûts d’investissements, d’exploitation et de maintenance, le coût de réalisation d’une centrale de grande puissance restant aujourd’hui à évaluer. Les équipes de chercheurs ont réalisé des mesures pour déterminer l’efficacité optique et thermique du concentrateur et des conduits.
Les inexactitudes optiques résultant du montage, des réajustements ou des torsions sont également calculées.
L’installation test devra évaluer la capacité des appareils à fonctionner jusqu’à des températures de 450 °C dans le concentrateur, alimenter tout simplement en eau.
Un programme de nettoyage des miroirs et du récepteur va être expérimenté au cours des prochains mois, programme qui à terme sera partiellement automatisé. Les exploitants tablent sur une dimension standard minimum de l’ordre de 50 MW pour des premiers projets commerciaux pressentis au Mexique, en Algérie ou en Libye.

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