Centrale solaire à effet de cheminée

La tour solaire à effet de cheminée est un projet d'envergure qui n'a pas d'applications commerciales ou industrielle.

Un prototype construit en 1982 à Manzanares, en Espagne, a fonctionné pendant 7 ans.

Son principale avantage est qu’elle peut fonctionner à la fois le jour en utilisant le rayonnement du soleil et la nuit, avec une production plus faible, en utilisant la chaleur de la croûte terrestre.

Centrale solaire à effet de cheminée

Vue d'artiste du projet de tour solaire à effet de cheminée EnviroMission - © EnviroMission

Principe de fonctionnement d'une centrale solaire à effet de cheminée

Schéma - principe de fonctionnement d'une tour solaire à effet de cheminée

Fonctionnement d’une centrale solaire à effet de cheminée.
Schéma : Kilohn limahn

Une centrale solaire à effet de cheminée se décompose en trois parties distinctes :

  • Le collecteur : une serre en forme de disque d’un grand diamètre qui va chauffer l’air
  • La cheminée : permet d’évacuer l’air chaud et par conséquent de créer un flux d’air
  • La turbine : qui génère de l’électricité

Lorsque les rayons du Soleil viennent frapper la serre, l’air s'engouffre sous cette dernière et remonte par la cheminée par effet de convection. Entrainée par le flux d'air chaud, une ou plusieurs turbines à hélices situées au bas de la cheminée génèrent ainsi de l’électricité.

Au cours de la journée, le Soleil réchauffe les sols et éventuellement des conduites d’eau, qui vont redistribuer leur chaleur la nuit, permettant de poursuivre la production d’énergie après le coucher du Soleil.

  • Avantages :
  • Source d’énergie inépuisable et gratuite
  • Pas d’émission polluante
  • Concilie agriculture et énergie solaire : les serres au sol de la tour pour un usage agricole
  • Mécanique simple, turbine placée au sol, peu d’entretien
  • Peu fonctionner sans intermittence avec un système de stockage de chaleur basé sur le principe d’inertie thermique
  • Inconvénients :
  • Rapport puissance/surface très faible
  • Investissement de départ important
  • Hauteur de la structure qui complexifie le chantier

Centrale solaire à effet de cheminée : exemples de projets & installations

Prototype de tour solaire cheminée implantée à Manzanares en 1982
Manzanares, Espagne

Tour solaire implantée à Manzanares - © sbp sonne gmbh

Tour solaire implantée à Manzanares - © sbp sonne gmbh

Implanté près de Manzanares en Espagne, une tour solaire à effet de cheminée a été mise en service en 1982. La réalisation de ce prototype a permis à une équipe de chercheurs d’étudier son efficacité pendant 7 années, avant que celle-ci ne s’effondre à cause d’un problème de corrosion.

La construction de ce projet a été étudié en amont par schlaich bergermann partner (sbp), une entreprise d’ingénierie structurelle allemande, et financée par le ministère de la Recherche et de la Technologie allemand.

Avec une hauteur de cheminée de près de 200m et une serre de 240m de diamètre (soit une surface de 45 000m² environ), la tour solaire de Manzanares était équipée d'une turbine de 50kW permettant de générer de l'électricité.

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EnviroMission - projet de tour solaire d’une puissance de 200 MW

Projet de tour solaire d’une puissance de 200 MW en Australie - ©     EnviroMission

Projet de tour solaire d’une puissance de 200 MW en Australie - © EnviroMission

Grâce aux résultats apportés par le projet pilote de Manzanares, un projet de tour solaire à effet de cheminée gigantesque a été étudié. En comparaison avec la tour solaire de Manzanares, celle-ci devait être destinée à la production électrique de masse : une puissance de 200MW permettant d'alimenter 150 000 foyers.

Interviewé par Ecosources, Gerhard Weinrebe, ingénieur chez sbp (sbp sonne gmbh) précise que face à des technologies solaires devenues plus compétitives (photovoltaïque et solaire à concentration) ce projet ne verra probablement jamais le jour.

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La tour solaire à vortex - le projet Français de centrale aérothermique
Savoie

 Prototype de 6 mètres de haut réalisé en Savoie  - ©   Association Energie Environnement

Prototype de 6 mètres de haut réalisé en Savoie - © Association Energie Environnement

Programme développé par la société Française SUMATEL. Cette dernière avait été contactée par le professeur Nazare qui avait pu, avant son décès en 1998, en tracer les grandes lignes.
Après les essais très prometteurs qui débutèrent en Savoie en 1997 sur une maquette de 6 mètres de hauteur (voir photo ci-dessous), une nouvelle série d’essais sur une tour de 150 m, était prévue dans le désert Espagnol de Tabernas, dans le cadre du 7ème Plan Européen de Recherche Développement.

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Notre objectif : répertorier les technologies et informer sur les réalisations existantes, les prototypes et les projets à l'étude.