Le Maroc à l’ère du solaire industriel

Avec la technologie à concentration solaire, le Maroc serait en plein dans l’ère du solaire industriel, par le biais de la Centrale thermosolaire à cycle combiné intégré de Aïn Béni Mathar, d’une puissance de 472 MW

SOLAIRE

Les programmes des travaux de recherche et de développement sur les technologies à concentration solaire ont commencé au USA, au milieu des années 70, avec Energy Research and Developement Administration (ERDA) , ensuite repris en 1978 par Departement Of Energy (DOE). Les capteurs pour les systèmes dans les procédés thermiques industriels PTI ont commencé à se développer au milieu des années 70 avec la ERDA, la majorité de ces programmes étaient sponsorisés par Sandia National Laboratory à Albuquesque au New Mexico. Les études d’ingénierie ont été effectuées sur plusieurs configurations de capteurs, composants spéciales, systèmes de contrôles, et méthodes de tests.

Par Hassan El Aarjane (*)

Les expériences ont prouvés que la configuration des capteurs cylindro-paraboliques ont réussi les tests sur plusieurs PTI ainsi que sur plusieurs prototypes de systèmes électriques pour les pompes d’irrigation, plus de 25 systèmes utilisant ces capteurs ont été utilisés dans ces opérations d’expériences, cette configuration de capteurs utilise des surfaces de miroirs pour la concentration allant de quelques centaines de m2 à environs 5000 m2. Durant la période 1977 à1982 les USA ont connu un large développement extansive des unités pilotes utilisant les capteurs cylindro-paraboliques.
Les célèbres fabricants des capteurs cylindro-paraboliques durant cette période étaient Awrex , Suntec , Solar Kinetics et Luz.
Des unités prototypes de l’ordre de quelques dizaines de kilowatts (kW) à une dizaine de mégawatts (MW) ont été construites à travers le monde au cours des trois décennies écoulées. Dans les Pyrénées, la centrale Thémis, d’une puissance de 2 MW, a fonctionné au début des années 80. Le plus grand développement commercial a toutefois été réalisé par la société Luz Corp, qui a construit au cours de la même décennie trois centrales à capteurs cylindro-paraboliques totalisant une puissance électrique nominale de 354MWe, et fournissant au réseau de Southern California Edison (qui alimente Los Angeles) une électricité de pointe durant les après-midi d’été.

Caractéristiques techniques
Les capteurs utilisent la concentration optique des rayons solaires, au moyen de miroirs ou de lentilles, ils ne peuvent donc utiliser que les rayonnements directs provenant du Soleil, du fait de leurs caractéristiques de concentration, ces capteurs ont la qualité d’atteindre des températures très hautes de l’ordre de 1000 °C, ils sont donc utilisés pour le solaire électrique et aussi pour le solaire thermique dans les procédés thermiques industriels (PTI) et particulièrement dans les centrales thermosolaires (solaire thermodynamique) .
Les procédés dans les centrales thermosolaires utilisent généralement des systèmes Hybrides, appelés aussi cycle combiné intégré, en plus de la source solaire une seconde source de combustible fossile, généralement le gaz naturels. Cette option hybride permet d’augmenter l’efficacité du procédé, de faire face aux demandes importantes lorsque la part de l’apport du solaire ne peut suivre les piques brusques, l’utilisation du gaz naturel vient suite à ses bonnes caractéristiques physico-chimiques, de son faible impact environnemental et de l’offre de plus en plus importante sur le marché international.

L’électricité solaire thermodynamique
La concentration du rayonnement solaire sur un seul foyer permet d’atteindre des températures élevées. Ce principe, connu depuis l’Antiquité, met en oeuvre soit des capteurs paraboliques ou cylindro-paraboliques, soit des centrales dites “à tour”, pour lesquelles une multitude d’héliostats orientables concentrent l’énergie solaire sur une chaudière unique située sur une tour. Cela rend possible le réchauffement de fluides caloporteurs, en général de l’huile ou des sels fondus, dans une gamme de température allant de 250 à 1000 °C, selon les techniques employées. Ces fluides viennent ensuite chauffer de la vapeur d’eau, qui entraîne un turboalternateur, comme dans les centrales thermiques conventionnelles.
Un potentiel d’amélioration de 20 à 30% reste envisageable, notamment via la production directe de vapeur dans les capteurs, et l’optimisation des miroirs. Les États-Unis, Israël et, pour l’Europe, l’Allemagne et l’Espagne (centrale solaire d’Almería) mènent conjointement des recherches sur ces thèmes. Des réalisations, combinant parfois turbine à gaz et solaire, sont annoncées dans plusieurs pays tels que l’Égypte, le Maroc, l’Inde et le Brésil. La filière thermodynamique à concentration demeure toutefois réservée aux pays sans nuage.
Son avenir est remis en cause par le développement spectaculaire de la filière photovoltaïque, plus simple et fiable, même si cette dernière reste plus coûteuse pour des productions centralisées de quelques MW ou gigawatts (GW) pour encore deux à trois décennies.

Encadré

La Centrale de Aïn Beni Mathar

Il s’agit de la deuxième centrale thermo solaire à cycle combiné dans le monde après celle en Californie. Cette technologie utilise deux sources d’énergies, combinant performance et efficacité, la première source est sous forme de combustible fossile unique qui est le gaz naturel, la centrale sera alimentée à partir du Gazoduc Maghreb Europe (GME), la seconde source est une option propre et renouvelable, sous forme de champ solaire constitué de réseaux de concentrateurs cylindro-paraboliques.
La centrale est d’une puissance totale de 472 MW, le champ du réseau solaire assurera une puissance de 20 MW, la production de la centrale contribuera à hauteur de 8,5% de la production nationale totale à la date de sa mise en service, qui est prévue durant le deuxième trimestre de 2009.
La centrale est installée sur un site à Ain Beni Mathar à 86 Km au sud de la ville d’Oujda sur une superficie totale de 160 hectares. Le champ solaire couvrira environ une surface de 20 hectares.
La première version du projet de la centrale était initialement conçue pour une capacité de 230 MW. En juillet 2006, il a été décidé, en concertation avec les soumissionnaires et les bailleurs de fonds, Banque Africaine de Développement (B.A.D), le Fond de l’Environnement (GEF) de la Banque Mondiale (B.M), de porter cette capacité à 472MW.
Du point de vue environnemental, La mise en service de cette centrale permettra de réaliser des gains par des économies de fioul de 12 000 tonnes par an et des réductions des émissions de CO2 dans l’air de 33 500 tonnes par an.