Au laboratoire Promes, la saga du solaire à concentration Abonnés

Dans son bureau très encombré de l’université de Perpignan, Xavier Py se voit un peu comme un rescapé. « Dix fois, on a failli nous fermer le labo », rappelle l’enseignant-chercheur au laboratoire Promes (procédés, matériaux et énergie solaire).

Mais, depuis une dizaine d’années, le vent a tourné. Changement climatique aidant, on s’est de nouveau intéressé de près aux travaux de ce laboratoire CNRS-université de Perpignan, pionnier dans le solaire à concentration.

La technologie a, il est vrai, de quoi faire rêver : sur une surface de désert équivalant à celle de l’Espagne, elle pourrait à elle seule produire toute l’électricité dont le monde a besoin. Le tout sans émissions de gaz à effet de serre, sans déchets dangereux et sans risque d’épuisement de la source d’énergie !

Pour faire simple, le solaire thermodynamique à concentration consiste à faire capter les rayons du soleil par des miroirs qui les font converger en un point donné, où ces rayons sont convertis en très forte chaleur.

La vapeur créée grâce à cette chaleur fait tourner un générateur électrique, comme dans n’importe quelle centrale thermique traditionnelle alimentée au gaz, au charbon ou au fioul.

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Une filière en hibernation pendant vingt ans

Dans les années 1970-1980, le laboratoire Promes faisait la course en tête dans le domptage de l’énergie solaire, grâce à deux installations de pointe : le four solaire d’Odeillo, le plus grand du monde, capable de faire monter le thermomètre à 3 000 degrés en quelques secondes ; et la centrale électro-solaire pilote Thémis, construite en 1983 par le CNRS et EDF. Las, le contre-choc pétrolier et le choix du nucléaire font entrer la filière en hibernation pendant vingt ans.

Au début des années 2000, le four est réactivé, les miroirs de Thémis dépoussiérés et les 170 membres du laboratoire reprennent le flambeau de leurs prédécesseurs. Le solaire à concentration est redevenu à la mode. Les experts de l’Agence internationale de l’énergie prévoient même qu’il pourrait assurer 10 % de la production électrique mondiale en 2050.

Des centrales commencent à pousser dans les zones les plus ensoleillées de la planète… en utilisant la technologie des sels fondus à base de nitrate qui avait été mise au point à Thémis.

« Le solaire à concentration a besoin de stockage, sinon la centrale s’arrêterait de fonctionner quand le soleil se couche, rappelle Xavier Py. Le recours aux sels fondus, stockant la chaleur, qui a été adopté par toutes les centrales installées aujourd’hui, est à la base une invention française ! »

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Plutôt que de se reposer sur les lauriers de Promes, Xavier Py fait alors un rapide calcul. « Une centrale d’une puissance de 50 MW a besoin de 28 000 tonnes de sels pour assurer son fonctionnement 24 heures sur 24, expose-t-il. Pour assurer 10 % de la production électrique mondiale, il faudrait construire 400 centrales de ce type par an d’ici à 2050, ce qui nécessiterait de 10 à 20 millions de tonnes de sels par an. »

Du bon usage des déchets

Problème : le principal fournisseur mondial de nitrates, le Chili, n’en produit annuellement que 800 000 tonnes, déjà en grande partie préemptées pour la fabrication d’engrais agricoles.

Dans son labo, qui tient à la fois du garage et du dispensaire, Xavier Py cherche une solution de remplacement. Et trouve. Se fondant sur son expérience de retraitement de déchets amiantés, il s’attelle avec ses équipes à la fabrication de céramiques industrielles capables de stocker la chaleur.

Mais comment fabriquer des quantités astronomiques de ces matériaux sans faire exploser les coûts et les impacts environnementaux ? « D’une certaine façon, je me suis transformé en éboueur », s’amuse Xavier Py. Déchets amiantés, résidus de la fabrication d’acier, cendres volantes captées dans les cheminées des centrales thermiques au charbon… Pour Xavier Py, tout est bon. Même les coquilles d’œuf.

« L’industrie alimentaire en produit des quantités industrielles, relève le chercheur. Or ces déchets constituent une source de carbonate intéressante pour nos céramiques. » Les petites tuiles gaufrées – qui jonchent son bureau – sont désormais au point : cent fois moins chères que les sels de nitrate, elles affichent même de meilleures performances.

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Des technologies exportables, notamment en Afrique

« Techniquement, nous sommes prêts, assure-t-il. Ne manque plus que l’industriel disposé à investir pour la fabrication en série. » L’un de ses anciens doctorants a créé la start-up Eco-Ech-Ceram – qui vient de recevoir le prix du concours mondial de l’innovation – pour permettre ce transfert industriel.

Parallèlement, la filière du solaire à concentration doit lever un autre verrou technologique : trouver le moyen de refroidir les centrales solaires – installées dans les zones les plus ensoleillées de la planète, et donc les plus sèches – en utilisant le moins d’eau possible. « C’est l’une des priorités de la communauté scientifique solaire mondiale », assure Xavier Py.

Faute d’espaces adéquats, le solaire à concentration a peu d’avenir en France. Mais les technologies mises au point à Promes sont exportables. À titre d’exemple, un partenariat a ainsi été noué avec une école d’ingénieurs du Burkina Faso.

« Entre l’artisanat local et les matériaux disponibles, l’Afrique de l’Ouest a les moyens de fabriquer de très bonnes céramiques », se félicite Xavier Py. Le chercheur a beau avoir la tête dans les étoiles, ses pieds restent bien ancrés dans les réalités de son temps.

« Quand j’ai débuté, nous étions obsédés par la performance, le rendement, avance le quinquagénaire. Désormais, notre défi est de faire les choses de manière simple, socialement acceptable et durable. »

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