Solar Energy Generating Systems

Solar Energy Generating Systems (SEGS) est une centrale solaire thermodynamique à miroirs cylindro-paraboliques située en Californie, aux États-Unis. Elle était à sa mise en service la plus grande installation de production d'énergie solaire au monde. Elle se compose de neuf centrales solaires dans le désert de Mojave, où l'ensoleillement est l'un des meilleurs disponibles aux États-Unis. SEGS I-II (44 MW) sont situées à Daggett, SEGS III-VII (150 MW) sont installées à Kramer Junction et SEGS VIII-IX (160 MW) sont à Harper Lake[1]. NextEra Energy Resources exploite et détient en partie les usines situées à Kramer Junction et Lake Harper.

Description
Vue aérienne des miroirs. On peut remarquer que plusieurs sont brisés

Les usines ont une puissance installée de 354 MW, ce qui en faisait la plus grande installation solaire au monde, tous types confondus, jusqu'en 2005 au moins[1]. Elle a depuis été dépassée notamment par la centrale solaire d'Ivanpah, également située aux États-Unis. La puissance moyenne brute produite pour l'ensemble des neuf usines du SEGS est d'environ 75 MWe, soit un facteur de charge de 21 %. En outre, les turbines peuvent être utilisées la nuit pour brûler du gaz naturel.

Selon Nextera, SEGS peut alimenter 232 500 foyers et évite l'émission de 3 800 t de pollution par an, qui aurait été produite si l'électricité était fournie par des combustibles fossiles, tel que le pétrole[2].

Les installations sont constituées d'un total de 936 384 miroirs et couvrent plus de 6,5 km2. Alignés, les miroirs paraboliques s'étendraient sur 370 km.

Principe de fonctionnement
Schéma d'un miroir cylindro-parabolique

L'installation utilise la technologie solaire thermique via des miroirs cylindro-paraboliques, avec en complément du gaz naturel, pour produire de l'électricité. L'électricité est produite à 90 % grâce à la lumière du soleil. Le gaz naturel est utilisé uniquement lorsque le rayonnement solaire est insuffisant pour répondre à la demande de Southern California Edison, le distributeur d'électricité dans le sud de la Californie.

Miroirs
Vue au sol des miroirs.

Les miroirs cylindro-paraboliques (miroirs creux) sont en forme de demi-tube. Le soleil brille sur les panneaux en verre, qui réfléchissent 94 % de la lumière incidente, à la différence des miroirs classiques, qui n'ont que 70 % de réflectivité. Les miroirs suivent automatiquement le soleil toute la journée. La principale cause de bris des miroirs est le vent : 3 000, en moyenne, sont remplacés chaque année. Les opérateurs peuvent faire pivoter les miroirs pour les protéger pendant les tempêtes de vent intense. Un système automatique de lavage est utilisé pour en nettoyer périodiquement la partie réfléchissante.

Transfert de chaleur

La lumière du soleil est réfléchie sur les miroirs et est dirigée vers un tube central rempli d'huile synthétique, fluide primaire qui s'échauffe à plus de 400 °C. La lumière réfléchie focalisée sur le tube central est de 70 à 80 fois plus intense que la lumière du soleil ordinaire. Le fluide caloporteur transfère sa chaleur à l'eau d'un circuit secondaire, qui bout et entraîne une turbine à vapeur à cycle de Rankine[3], ce qui génère de l'électricité. L'huile synthétique permet de transporter la chaleur à haute température sans s'évaporer, contrairement à l'eau qui ferait alors augmenter la pression dans le tube.

Emplacements

Les centrales SEGS ont été construites par Luz Industries[3],[4] et mises en service entre 1984 et 1991. Kramer Junction emploie environ 95 personnes et 45 personnes travaillent à Harper Lake.

Historique et données opérationnelles des centrales SEGS
Centrale Année de
construction		 Localisation Puissance
nominale		 Surface
au sol		 Température
de l'huile		 Production brute
d'électricité (MWh)
(MW) (m²) (°C) 1996 Moyenne 1998–2002
SEGS I1984Daggett1482 96030719 90016 500
SEGS II1985Daggett30165 37631636 00032 500
SEGS III1986Kramer Jct.30230 30034964 17068 555
SEGS IV1986Kramer Jct.30230 30034961 97068 278
SEGS V1987Kramer Jct.30250 50034971 43972 879
SEGS VI1988Kramer Jct.30188 00039071 40967 758
SEGS VII1988Kramer Jct.30194 28039070 13865 048
SEGS VIII1989Harper Lake80464 340390139 174137 990
SEGS IX1990Harper Lake80483 960390141 916125 036
Sources: Solargenix Energy[5], KJC Operating Company[6], IEEE[7], NREL[8]
SEGS Production solaire (MWh)
AnnéeSEGS I[9]SEGS II[10]SEGS III[11]SEGS IV[12]SEGS V[13]SEGS VI[14]SEGS VII[15]SEGS VIII[16]SEGS IX[17]Totale
198519 26119 261
198622 51025 08547 595
198725 05523 43149 44452 181150 111
198816 92738 91461 47564 76262 858244 936
198923 52743 86263 09670 55265 28048 04538 868353 230
199021 49139 15669 41074 66172 44962 69057 661114 9965 974518 488
199120 25235 16860 13464 60059 00964 15558 373102 464144 805608 960
199217 93832 48148 70251 00755 38347 08746 940109 361129 558538 457
199320 36836 88258 24858 93567 68555 72454 110130 999130 847613 798
199420 19436 56656 89257 79566 25556 90853 251134 578137 915620 354
199519 80035 85356 66354 92963 75763 65061 220133 843138 959628 674
199619 87935 99564 17061 97071 43971 40970 138139 174141 916676 090
199719 22834 81764 67764 50375 93670 01969 186136 410139 697674 473
199818 68633 83670 59871 63575 22967 35867 651137 905119 732662 630
199911 25033 40870 68971 14270 29371 06666 258135 233107 513636 852
200017 23531 20765 99463 45773 81068 54364 195140 079128 315652 835
20019 25517 58057 85752 69659 92558 00450 378119 127114 607539 429
200211 38116 00951 13159 16965 74158 96454 463120 884113 824551 566
20036 91311 14259 02758 10061 92150 50449 154119 357115 541531 659
20048 42114 58264 41362 00667 71753 61850 479124 089123 605568 930
20056 33613 37556 68056 34962 30951 82746 628120 282120 915534 701
20065 5597 54751 72152 43953 47145 07642 050117 451117 310492 624
200705 44559 48059 79959 54765 83258 307122 676122 699553 785
200810 70528 04069 01269 33869 31667 15665 185135 492150 362664 606
20099 03318 63562 97163 56359 82062 75058 950131 474139 756606 952
201010 64822 82960 02963 08454 32863 57658 836155 933163 899653 162
201111 16426 19861 35057 68460 45159 32757 378152 463160 506646 521
201211 66625 12656 87762 41462 87756 08254 147145 247164 203638 639
20139 40323 17356 82458 31757 75852 53948 183141 356154 082601 635
Totale424 085746 3421 627 5641 657 0871 674 5641 491 9091 401 9893 120 8733 086 54015 230 953

La centrale peut également utiliser le gaz naturel

SEGS I-IX Production (MWh)
AnnéeGaz naturelSolaireTotale
2001300 721539 429840 150
2002318 761551 566870 327
2003233 388531 659765 047
2004169 907568 930738 837
200587 163534 701621 864
2006120 928492 624613 552
2007111 918553 785665 703
200881 605664 606746 211
2009233 685606 952840 637
2010225 092653 162878 254
2011242 063646 521888 584
2012227 484638 639866 123
201374 803601 635676 438

Harper Lake

SEGS VIII et SEGS IX, situés à 35° 01′ 54″ N, 117° 20′ 53″ O , étaient jusqu'au début des années 2010 les plus grandes centrales solaires individuellement et collectivement au monde[18]; elles sont maintenant dépassées par exemple par la centrale solaire d'Ivanpah. Elles sont les dernières, les plus grandes et les plus avancées des neuf unités du SEGS. Elles ont été conçues pour faire des économies d'échelle. SEGS VIII et IX ont fonctionné de façon continue et ont été un succès commercial depuis le début[3].

Kramer Junction

Cet emplacement (35° 00′ 51″ N, 117° 33′ 32″ O ) reçoit en moyenne 340 jours de soleil par an, ce qui en fait un endroit idéal pour la production d'électricité solaire. L'ensoleillement direct normal moyen est de 7,44 kWh/m²/jour (310 W/m²)[6], l'un des meilleurs des États-Unis.

Daggett

SEGS I et II sont situées à 34° 51′ 47″ N, 116° 49′ 37″ O .

Accidents et incidents

En , un réservoir de stockage de 3 400 m3 de therminol a explosé à la centrale solaire SEGS II (Daggett), projetant des flammes et de la fumée dans le ciel. Les autorités ont essayé de protéger des flammes deux cuves adjacentes qui contenaient de l'acide sulfurique et de l'hydroxyde de sodium. Une zone de 1,3 km2 a été évacuée[19].

Notes et références
  1. The Energy Blog: About Parabolic Trough Solar
  2. (en) « Solar Electric Generating System » [PDF] (consulté le ).
  3. (en) « Solar thermal power generation », Solel Solar Systems Ltd (consulté le )
  4. (en) Alexis Madrigal, « Crimes Against the Future: The Demise of Luz », Inventing Green, (consulté le ).
  5. Gilbert Cohen, « IEEE May Technical Meeting », IEEE, Las Vegas, Nevada, Solargenix Energy,‎ , p. 10
  6. (en) Scott Frier, « Parabolic Trough Workshop », Kramer jonction, Ontario, California, KJC Operating Company,‎
  7. (en) D. Kearney, « Solar Electric Generating Stations (SEGS) », IEEE Power Engineering Review, IEEE, vol. 9, no 8,‎ , p. 4–8 (DOI 10.1109/MPER.1989.4310850)
  8. Hank Price, « Trough Technology - Algeria », Technology, NREL,‎ , p. 9
  9. EIA Electricity Data Browser
  10. EIA Electricity Data Browser
  11. EIA Electricity Data Browser
  12. EIA Electricity Data Browser
  13. EIA Electricity Data Browser
  14. EIA Electricity Data Browser
  15. EIA Electricity Data Browser
  16. EIA Electricity Data Browser
  17. EIA Electricity Data Browser
  18. Jones, J. (2000), "Solar Trough Power Plants", National Renewable Energy Laboratory. Retrieved 2010-01-04.
  19. Storage Tank at Solar Power Plant in Desert Explodes; Immediate Area Is Evacuated

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe
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