Fonctionnement d’une centrale solaire

20 janvier 2025

Fonctionnement d'une centrale solaire

 

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Comment fonctionne une centrale solaire ? Guide complet sur les technologies et applications

Dans un contexte mondial marqué par la dépendance aux énergies fossiles et par les impacts significatifs du réchauffement climatique, l’énergie solaire se positionne comme une solution pleine de promesses. En effet, les centrales solaires favorisent la transition énergétique et permettent de réduire l’empreinte carbone.

Il faut savoir qu’à l’aide de l’innovation technologique, de nombreux types de centrales solaires ont été créés pour s’adapter aux divers besoins et caractéristiques des territoires. Qu’elles soient photovoltaïques, thermiques ou hybrides, ces installations utilisent le soleil pour la production d’une énergie renouvelable et propre. Dans la suite de ce guide, on vous propose d’examiner en détail le fonctionnement de chaque type de centrale solaire et de  comprendre leur contribution à un avenir énergétique plus propre.

 

Les centrales solaires photovoltaïques

La production d’énergie solaire est devenue une priorité pour le gouvernement français. En effet, d’ici à 2028, l’objectif est d’atteindre une puissance du parc solaire de 44 GW. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’on trouve de plus en plus de centrales solaires un peu partout sur le territoire. Cependant, avant le lancement d’une installation, le chemin à parcourir peut être assez fastidieux. Il paraît donc légitime de commencer par comprendre le fonctionnement d’une centrale solaire (formation photovoltaïque).

De ce fait, une centrale solaire photovoltaïque est une implantation qui convertit l’énergie solaire en électricité. Elle permet l’accès à une énergie soutenable et verte qui peut être utilisée pour alimenter divers équipements électriques.

 

Le principe de fonctionnement

Le fonctionnement d’une centrale solaire repose sur un nombre important de panneaux photovoltaïques. Chaque panneau solaire est constitué de cellules photovoltaïques interconnectées capables de capter l’énergie solaire. En effet, ces dernières sont des éléments électroniques constitués généralement de silicium, un composant semi-conducteur.

Lorsque les photons de la lumière entrent en contact avec les cellules interconnectées des panneaux solaires, ils diffusent leur énergie. À partir de là, les matériaux semi-conducteurs s’animent pour générer un courant électrique continu recueilli à travers une fine grille métallique. 

Ensuite, c’est grâce à un onduleur que le courant électrique continu devient un courant alternatif. 

La dernière étape avant l’injection dans le réseau public consiste à faire passer l’électricité produite par un transformateur, chargé d’adapter la tension électrique aux normes requises par le réseau de distribution.

 

Les principaux composants de l’installation

Cinq éléments principaux composent les centrales solaires photovoltaïques. Tout d’abord, on peut citer les panneaux photovoltaïques qui se chargent de la conversion de l’énergie solaire en électricité grâce aux rayons solaires. Ils se déclinent en diverses technologies, notamment : 

 

  • polycristalline ;
  • monocristalline ;
  • amorphe.

 

Ensuite, il y a l’onduleur qui, comme indiqué précédemment, permet une conversion du courant continu en courant alternatif pour pouvoir alimenter les équipements électriques. 

On trouve également un transformateur qui régule la tension du courant généré par les panneaux solaires pour la rendre compatible avec celle du réseau. 

En outre, la centrale solaire photovoltaïque peut aussi être pourvue d’un système de stockage. En effet, les batteries solaires sont utilisées lorsque l’énergie produite n’est pas entièrement consommée. Cependant, cette solution est très coûteuse, néanmoins, il est possible de se tourner vers le stockage virtuel.

Enfin, des dispositifs de supervision sont essentiels pour le contrôle du bon état de marche de l’installation.

 

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Le principe de la centrale solaire thermique

La centrale solaire thermique est une installation qui est principalement répondu aux Etats-Unis et en Espagne. D’ailleurs, ces deux pays regroupent à eux seuls 80 % de la puissance mondiale.

La principale différence entre la centrale photovoltaïque et la thermique est le mode de production de l’énergie solaire. En effet, la centrale solaire thermique produit de l’électricité verte avec de la chaleur, tandis que la centrale solaire photovoltaïque a recours à la lumière. 

Toutefois, il faut savoir que la chaleur que produit la centrale solaire thermique peut être utilisée directement pour des applications thermiques, comme le chauffage. En effet, la transformation de la chaleur en électricité se fait à l’aide d’un générateur (turbine à vapeur).

Comment fonctionne une centrale solaire thermique ?

Egalement connue sous le nom de centrale solaire thermodynamique à concentration, cette installation est constituée de quatre composants principaux :

 

  • les miroirs ; 
  • le générateur de vapeur ;
  • la turbine ;
  • l’alternateur.

 

Lorsque l’on observe une centrale solaire thermique, le principal composant apparent sont les miroirs. Ils se chargent de la concentration des rayons du soleil pour créer des températures extrêmement élevées pouvant atteindre les 1 000 °C, en fonction du type d’installation.

Ensuite, à travers un processus thermodynamique, le générateur d’eau va utiliser la chaleur créée par les miroirs pour passer de l’eau à la vapeur. Elle va ensuite être mise sous pression pour mettre en marche la  turbine qui se charge de l’alimentation de l’alternateur. 

Enfin, l’alternateur a pour rôle de générer le courant alternatif et de le transmettre au transformateur afin d’ajuster la tension. Ainsi, l’énergie produite peut circuler à travers les lignes à haute tension.

 

Les types de centrales solaires thermiques

Selon la stratégie de focalisation des rayonnements solaires, on distingue trois types de centrales solaires thermiques. 

  • La centrale à tour est composée d’un nombre considérable de miroirs disposés au sol qui ont pour rôle d’orienter le rayonnement solaire en direction du sommet d’une tour de plus de 200 m de hauteur. Celle-ci est dotée d’un absorbeur à l’intérieur duquel se déplace un fluide caloporteur chargé de transformer les rayons en chaleur. Ce sont des modèles qui sont adaptés pour les régions fortement ensoleillées. 
  • La centrale à collecteur cylindro-parabolique est composée de miroirs imposants pivotant sur un axe horizontal pour suivre la trajectoire solaire. Chacun d’eux est doté, sur sa partie supérieure, d’un tube contenant un fluide caloporteur qui peut chauffer jusqu’à 500 °C. 
  • La centrale à collecteur parabolique est quant à elle dotée d’un unique miroir parabolique, mais d’une taille impressionnante. Il est possible de l’orienter pour diriger les rayonnements en direction d’un point de ralliement. On y retrouve un moteur stirling dont la mise en marche repose sur l’augmentation de la pression au niveau d’un gaz se trouvant au sein d’une enceinte close. 

Il faut savoir qu’une centrale thermique peut être conçue avec une seule de ces technologies, comme elle peut en contenir plusieurs à la fois. 

 

Qu’est-ce qu’une centrale solaire hybride ?

Ces dernières années, la production d’énergie renouvelable repose largement sur les centrales solaires. En effet, grâce aux panneaux solaires, ces implantations peuvent générer d’importantes quantités d’électricité, soit en exploitant la chaleur du soleil, soit en captant ses rayons. Cependant, avec les centrales solaires hybrides, la production d’énergie renouvelable est optimisée par la combinaison de la chaleur et des rayons solaires. 

 

Son principe de fonctionnement 

Cette solution deux-en-un est rendue possible grâce à l’élaboration de panneaux solaires mixtes. Ces dispositifs combinent en effet des capteurs photovoltaïques, qui génèrent de l’électricité grâce aux rayons du soleil, et des modules thermiques qui captent la chaleur du soleil grâce au fluide caloporteur. 

Sur le marché, il est possible de trouver des panneaux solaires hybrides à air et à eau.

 

Fonctionnement d'une centrale solaire au sol

 

Quels sont les avantages des centrales solaires ?

L’installation d’une centrale solaire permet de bénéficier d’un nombre important d’avantages tant environnementaux qu’économiques. 

 

Les bienfaits écologiques

Le principal avantage de toute centrale solaire est l’utilisation d’une source d’énergie inépuisable qui est le soleil. En effet, son exploitation est possible sur tout le globe et ne cause ni réchauffement climatique ni libération de gaz à effet de serre. 

Ensuite, on peut indiquer le caractère recyclable de l’installation, étant donné que 95 % des composants des centrales solaires peuvent être recyclés. Cela permet de freiner l’émission de déchets. 

Enfin, c’est une installation qui optimise l’autonomie énergétique puisque l’électricité produite est locale et ne requiert pas d’importer des hydrocarbures. Ajoutez à cela que c’est une solution pour les problèmes de variation des coûts de l’énergie, des pénuries, etc. 

Les intérêts économiques

Outre les bénéfices écologiques, l’installation de centrales solaires offre également d’importants avantages financiers. En effet, les propriétaires de ce type d’installation peuvent réaliser des économies significatives sur leur facture énergétique à long terme. 

Certes, la mise en place de centrales solaires nécessite un investissement initial conséquent. Cependant, avec une gestion efficace du projet, il est possible non seulement d’amortir cet investissement, mais aussi de générer des profits. De plus, les fluctuations du coût de l’électricité et du gaz ne représenteront plus une source d’inquiétude, puisque vous utiliserez une source d’énergie renouvelable, stable et durable. Sans oublier également les aides et les subventions pour les centrales solaires qui permettent de réduire les dépenses.

Par ailleurs, les propriétaires de bâtiments ou de terrains ont la possibilité de mettre leurs espaces à disposition pour l’installation de centrales solaires. Dans ce cas, les investisseurs se chargent de construire et d’exploiter les centrales en contrepartie du versement d’un loyer, offrant ainsi une source de revenu supplémentaire aux propriétaires.

Enfin, la construction d’une centrale solaire, son exploitation ainsi que son entretien requierent une main d’œuvre experte. De ce fait, il permet de générer des emplois dans l’industrie des énergies vertes.

 

Comment améliorer le rendement d’une centrale solaire ?

Il est essentiel de maintenir une production énergétique relativement constante afin d’optimiser le rendement du placement et de participer activement à la transition énergétique. Pour ce faire, il faut entretenir les panneaux et s’occuper régulièrement de leur maintenance. En effet, l’exposition continuelle aux agressions extérieures ainsi que le dépôt de poussière peut réduire la performance des panneaux solaires et diminuer leur capacité. De ce fait, un nettoyage régulier ainsi qu’une vérification continuelle des onduleurs et des connexions électriques est important. 

Ensuite, adopter le monitoring au sein d’une centrale solaire permet de repérer rapidement les anomalies et d’éviter la réduction de performance. 

Enfin, certaines techniques permettent d’atteindre un rendement optimal durant l’ensemble de l’année. Pour ce faire, vous pouvez vous tourner vers les batteries solaires, un tracker solaire, un système de refroidissement, etc. 

 

Que faut-il retenir du fonctionnement d’une centrale solaire ?

Le fonctionnement d’une centrale solaire repose sur la capture de l’énergie du soleil grâce à des panneaux photovoltaïques, thermiques ou hybrides. Ces dispositifs convertissent la lumière solaire en électricité et / ou en chaleur. 

Les centrales solaires offrent une source d’énergie propre, renouvelable et quasi inépuisable, permettant aux professionnels de se tourner vers l’autoconsommation. Ce qui réduit considérablement leur dépendance au réseau électrique. 

Il faut savoir que l’énergie solaire génère des électrons qui se déplacent dans le circuit pour produire de l’électricité ou de la chaleur. De plus, c’est un moyen efficace de diminuer les coûts liés à la consommation d’énergie. Cependant, l’apport de départ nécessaire pour ces installations est souvent qualifié de faramineux. C’est pour cela qu’en France, des aides financières sont disponibles pour rendre l’investissement plus accessible.

Pour tirer pleinement parti des avantages des énergies renouvelables, il est crucial de bien gérer la conception et l’entretien de la centrale. C’est pourquoi, pour maximiser votre investissement dans l’énergie solaire, il est conseillé de faire appel à AVEIL, expert en solutions énergétiques innovantes et durables. Grâce à une équipe d’ingénieurs et de spécialistes expérimentés, AVEIL propose des solutions personnalisées adaptées aux besoins spécifiques de chaque client, tout en optimisant l’efficacité énergétique.