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A Kathu, on stocke l’énergie du soleil

Les miroirs du Kathu Solar Park suivent la trajectoire du soleil. Nabil Wakim

En Afrique du Sud, une centrale solaire d’un nouveau genre est entrée en activité. Elle permet de conserver l’énergie pour s’en servir la nuit tombée. Une technologie appelée à se développer, notamment sur le continent africain

REPORTAGE

KATHU (AFRIQUE DU SUD)

C’est une terre sableuse et rouge, qui s’étend à perte de vue et qui laisse apparaître un immense complexe minier. Kathu, à 600 kilomètres à l’ouest de Johannesburg, se trouve en plein cœur du désert du Kalahari. Les 8 000 habitants y vivent au rythme du site d’exploitation du minerai de fer de Sishen, à quelques kilomètres de la ville, où tout semble appartenir à la compagnie minière Anglo American, qui exploite notamment l’aéroport ou… le club de golf.

  • sableuse: 多沙的
  • à perte de vue 一览无余
  • laisse apparaître un immense complexe minier: 像一个巨大的矿业基地
  • le minerai de fer 铁矿石
  • le club de golf: 高尔夫球棒

Au large de cette mine à ciel ouvert – l’une des plus grandes au monde – on croise sur la route des Koudous, ces grandes antilopes aux cornes divergentes, et des acacias géants, dans un paysage sec, où la couleur rouge est omniprésente. C’est dans cette région pauvre et désertique qu’a démarré en avril la plus grande centrale solaire à concentration (ou CSP pour concentrated solar power) d’Afrique du Sud. La centrale est exploitée par le français Engie (ex-GDF-Suez), qui a invité Le Monde à visiter le site lors de son inauguration. Ce type de technologie est encore assez rare, mais pourrait se développer dans les années à venir, en particulier sur le continent africain.

  • mine à ciel ouvert: 露天矿
  • omniprésente: 无处不在

Kathu Solar Park n’est pas composée de panneaux photovoltaïques, mais de centaines de milliers de miroirs, qui reflètent les rayons du soleil, ce qui permet de chauffer un fluide qui circule à travers toute la centrale. Cette chaleur est ensuite stockée dans un immense réservoir de sel fondu. « Son avantage, c’est qu’il peut rester chaud plusieurs jours », explique Cedric Faye, le PDG du site. L’intérêt de cette technologie ? En conservant la chaleur, on peut l’utiliser pour produire de l’électricité après le coucher du soleil. Le processus est ensuite assez comparable à des centrales électriques classiques : la chaleur permet de chauffer de l’eau et génère de la vapeur qui fait tourner une turbine et produit de l’électricité à la demande.

  • panneaux photovoltaïques: 光电板
  • un immense reservoir de sel fondu: 巨大的熔盐储存库

Produire à la demande

Les parcs photovoltaïques classiques, qui se construisent à grande vitesse dans le monde (près de 100 gigawatts ont été installés en 2018), ont vu leurs coûts baisser très fortement : selon les données de Lazard, ils ont été divisés par neuf en dix ans. Mais ils souffrent d’un défaut difficile à contourner aujourd’hui : sans capacité à stocker l’électricité en grande quantité, leur production doit être utilisée immédiatement sur le réseau. Or ces parcs sont les plus productifs en milieu de journée, et cessent de fournir lorsque le soleil se couche.

A l’inverse, une centrale solaire à concentration permet de décaler le moment entre la production et la consommation. « Le modèle ici, c’est de produire pour la pointe du soir, lorsque les gens ont le plus besoin d’électricité », explique Cédric Faye. Dans cette zone très ensoleillée, la centrale de 100 mégawatts opère pendant la journée, puis continue à produire en soirée grâce à l’énergie stockée, qui représente l’équivalent de quatre heures et trente minutes de production.

  • la pointe du soir: 夜晚的高峰期

« On peut produire et stocker en même temps », déclare la chef d’exploitation Keaoleboga Mookodi en détaillant les différents modes de fabrication en fonction de l’ensoleillement, dans la salle de contrôle, où trois opérateurs vérifient la vapeur nécessaire pour faire tourner la turbine. « Si la température est élevée, on peut produire de l’électricité à la demande en une trentaine de minutes », explique-t-elle.

Le site de Kathu a signé un contrat sur vingt ans avec le géant sud-africain de l’électricité, Eskom. Celui-ci s’est engagé à racheter l’électricité à des tarifs variables : elle est vendue à un prix de base pendant la journée, mais beaucoup plus cher en début de soirée, le moment où le réseau électrique en a le plus besoin.

Le pays est confronté à des enjeux énormes dans ce domaine : d’un côté, il doit sortir progressivement de sa dépendance au charbon, qui fournit plus de 80 % de l’électricité du territoire. De l’autre, il fait face à la déroute financière et opérationnelle de son opérateur national. Eskom connaît de graves problèmes de gestion et se retrouve au cœur des affaires de corruption qui ont émaillé les deux mandats de l’ex-président Jacob Zuma, de 2009 à 2018. Du fait de ces difficultés, le groupe a dû multiplier en 2019 les coupures, qui pénalisent fortement la population.

D’où la nécessité pour le pays de 56 millions d’habitants, d’investir sur le réseau et dans de nouvelles capacités de production. Mais le rythme de développement est soumis à de fortes contraintes politiques. La centrale de Kathu avait été initialement imaginée en 2011, mais les travaux n’ont finalement commencé qu’en 2016 – pour un coût total de 750 millions d’euros.

Le parc de Kathu, qui emploie 73 salariés, a une allure particulière : des milliers de miroirs géants incurvés de 4 mètres de haut se regardent les uns les autres, baignés par la lumière. Un dispositif spécial permet de les positionner au mieux pour suivre les rayons du soleil. Pour conserver leur efficacité, ils doivent être nettoyés régulièrement : des camions spécialement conçus pour le site sillonnent les allées la nuit avec des brosses géantes pour s’assurer de la meilleure productivité possible. Il faut dire que le site, qui s’étend sur 5 kilomètres carrés, compte 384 000 miroirs soigneusement alignés. Vue du ciel, la centrale à l’air d’un immense rectangle lumineux en plein désert.

Une première pour Engie

Les saisons ont aussi un impact sur l’activité du site de Kathu. « L’hiver, la production est moindre : les jours sont plus courts, les nuits sont glaciales », explique Keaoleboga Mookodi. Résultat : la production est 25 % moins importante qu’en été. « En moyenne, on va fournir de l’électricité pour l’équivalent de 179 000 foyers sud-africains », détaille Julian Nair, le directeur d’exploitation du site.

  • glaciale: 冰冷刺骨

C’est une première pour le groupe Engie, qui est plutôt connu en Afrique du Sud pour être opérateur de centrales à gaz. « Cette technologie nous intéresse beaucoup », explique le numéro deux du groupe français Paulo Almirante, qui rappelle que le gouvernement sud-africain avait spécifiquement lancé un appel d’offres pour cette technologie, en plus des autres initiatives sur les énergies renouvelables. « Nous répondons aux demandes de la politique énergétique des pays. S’il y a d’autres projets de ce type, on n’hésitera pas à s’engager », précise M. Almirante.

L’idée d’utiliser les rayons du soleil comme source d’énergie est loin d’être nouvelle. Selon la légende, en 212 avant Jésus-Christ, Archimède en aurait fait la première expérience lors du siège de Syracuse contre les Romains : les soldats grecs auraient utilisé des boucliers de bronze pour concentrer les rayons du soleil et les diriger contre les navires ennemis… qui auraient pris feu. Bien plus tard, au XIXe siècle, des scientifiques français et italiens ont posé les bases de l’utilisation de la chaleur du soleil pour créer de l’énergie en utilisant des miroirs.

C’est ensuite en Espagne que cette technologie a connu un de ses développements les plus importants – on y compte 2,3 gigawatts d’installations de CSP, et un nombre important de fournisseurs spécialisés. Mais des changements de règles dans l’octroi des subventions en 2010 ont mis un frein à cette croissance.

Et les centrales solaires à concentration restent peu nombreuses dans le monde, même si elles progressent. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), 600 mégawatts de nouvelles capacités ont été installés en 2018, cinq fois plus qu’en 2017.

Jusqu’ici, la technologie était considérée comme fiable mais très coûteuse, comparée aux panneaux photovoltaïques. Elle demande aussi un ensoleillement très fort, et ne peut donc être déployée que dans certaines régions du globe. C’est notamment le cas en Espagne, aux Etats-Unis ou au Maroc. « Le coût des CSP baisse en continu. Il faut des projets pionniers comme celui de Kathu, qui permettent ensuite aux autres d’être moins chers et plus efficaces », souligne ainsi M. Almirante d’Engie.

« Les appels d’offres réalisés récemment témoignent d’un potentiel important de baisse des coûts, reconnaît également l’AIE, mais les risques technologiques, un accès difficile au financement et des marchés de l’électricité qui ne favorisent pas le stockage continuent de représenter des défis pour le développement des centrales solaires concentration. » L’Agence soulignait récemment que les projets actuellement en cours sont inférieurs à ce qui est nécessaire pour arriver aux objectifs de l’accord de Paris sur le climat.

Selon une étude du cabinet GlobalData, la Chine pourrait prendre la tête dans ce domaine. Le pays n’a ajouté que 200 mégawatts de capacité en 2018, « mais c’est sept fois plus qu’en 2017 », explique Pavan Kumar Vyakaranam, analyste chez GlobalData avant de souligner que le pays a annoncé un premier paquet de 20 projets d’ici à 2030 avec un tarif de soutien public avantageux.

Pour contourner les enjeux liés aux coûts des CSP, certains cherchent d’autres modèles. Un consortium auquel appartient EDF a ainsi remporté en mai un projet d’ampleur au Maroc, qui combine cette technologie avec des panneaux solaires traditionnels. La construction devrait commencer à la fin de l’année 2019.

  • un projet d’ampleur:大型项目

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