La centrale Thémis reprend du service grâce au projet Pégase. Avec d'importants défis scientifiques et, en ligne de mire, une énergie solaire thermique performante et rentable.

Abandonnée pour cause de pétrole pas cher dans les années quatre-vingt, qui aurait misé un centime sur Thémis il y a seulement cinq ans ?

La centrale solaire de Targasonne dans les Pyrénées-Orientales, unique en son genre, va pourtant renaître. Le projet « Production d'électricité par turbine à gaz et énergie solaire » (Pégase), piloté par le laboratoire « Procédés, matériaux et énergie solaire » (Promes) du CNRS à Odeillo, démarre cet hiver et ouvre de nouvelles perspectives au solaire thermique en France.

Plus de 200 miroirs plans mobiles, ou héliostats, braqués vers le sommet d'une tour en béton de 101 mètres de haut qui se détache sur le ciel d'un bleu très pur… Thémis est immanquable au détour de la route qui mène, quelques kilomètres plus loin, à Font-Romeu et au célèbre four solaire d'Odeillo.

Dans les années soixante-dix, après le choc pétrolier, on tente d'utiliser le solaire pour produire de l'énergie. Le CNRS conçoit Thémis, l'EDF la construit : les miroirs concentrent les rayons du soleil vers une tour où circule un fluide caloporteur (des sels fondus). Chauffé par les rayons, celui-ci transfère son énergie à un circuit d'eau. La vapeur alors produite actionne une turbine, comme dans une centrale nucléaire.

Mais après le démarrage en 1983, de nombreuses interruptions, une production faible et un pétrole à nouveau bon marché auront vite raison de la centrale. L'EDF arrête les frais en 1986. Des astrophysiciens prennent alors le relais et installent, à la place des héliostats, des détecteurs de rayons cosmiques. Leurs observations dureront jusqu'en 2004. Cette fois, le site est abandonné, mais pas pour longtemps. « Le réchauffement climatique et la hausse du prix du pétrole sont passés par là », explique Alain Ferrière, chercheur au Promes et responsable du projet. L'énergie propre redevient une priorité, le solaire retrouve la cote.

Mais tout est à recommencer… même si l'installation est globalement en bon état. Sur les 201 héliostats, la moitié, selon la volonté du conseil général des Pyrénées-Orientales, propriétaire du site, recevra des cellules photovoltaïques pour la production d'électricité. L'autre moitié sera consacrée à Pégase. « Pas question de refaire Thémis. On a choisi quelque chose de tout nouveau, orienté vers la recherche : un cycle à beaucoup plus haute température, avec de très hauts rendements », souligne Alain Ferrière. Le futur récepteur solaire placé sur la tour aux environs de 2010 et qui recevra les rayons réfléchis par les miroirs devrait monter à 1 000 °C, contre 500 °C auparavant. Mais comment faire passer cette énergie dans le circuit de la turbine ? Quels matériaux utiliser ?

Concevoir le récepteur solaire, connaître et maîtriser les transferts à très haute température entre la paroi du récepteur et l'air comprimé figurent parmi les nombreux problèmes à résoudre. « Pégase, ce n'est pas que de la technologie, il y a beaucoup de vrais défis de recherche, en particulier sur la mécanique des fluides et les matériaux », insiste Gilles Flamant, directeur du laboratoire Promes.

Si l'objectif est une centrale qui ne fonctionne qu'avec l'énergie du soleil, le système sera dans un premier temps mixte, et brûlera du fuel afin d'augmenter la température et d'assurer la production d'électricité pendant les périodes de moindre ensoleillement. Mais avant d'en arriver là, les héliostats seront d'abord remis en état (1), et un projet, financé par l'Agence nationale de la recherche sur trois ans, visera à développer des prototypes de récepteurs (2).

Ensuite, la turbine à gaz, d'une puissance de 1,6 MW (l'équivalent d'une éolienne moderne) et le récepteur final seront installés, aux alentours de 2009-2010. Au total, le budget consolidé se monte à environ 6 millions d'euros sur sept ans, une somme relativement modeste pour un projet porteur d'espoir au sein d'une filière et d'un laboratoire en plein renouveau. « Nous avions une compétence dans le domaine de la conversion de l'énergie solaire, et elle était en sommeil depuis près de vingt ans ! Désormais, elle est redevenue un thème porteur, et Pégase un projet structurant du laboratoire », conclut Gilles Flamant.

Pour preuve, le laboratoire Promes s'est ouvert à l'Europe en initiant Sollab et Solface (3). Son directeur rêve désormais d'un « campus solaire », qui regrouperait Thémis-Pégase et Odeillo et accueillerait des étudiants de cursus internationaux ainsi que des micro-entreprises. Vu la hausse du prix du pétrole, ses espoirs ne sont pas vains.


Jean-François Haït

MAJ 29/09/2009

Selon Alain Ferrière, "A la fin de l'année, les 107 héliostats du site dédiés à Pégase seront opérationnels, avec un nouveau système de contrôle-commande, et nous commencerons à travailler sur la concentration".

Le projet Pégase restera un prototype et devrait être achevé en 2013 avec l'installation du système de production électrique de 2 MW.

[Credits Images : PROMES / CNRS]

1. Partenariat Ademe, Région Languedoc-Roussillon, Total, EDF.
2. Partenariat Promes, CEA-GRETh, Limsi, Bertin technologies.
3. Sollab : réseau européen de laboratoires ; Solface : accès libre des scientifiques européens aux installations de Font-Romeu. Voir Consulter le site web, rubrique « actions internationales ».