Au XIXe siècle, l’ingénieur français Abel Pifre démontrait que l’énergie solaire pouvait actionner des machines. En effet, en août 1882, il fit fonctionner une presse à journaux dans le jardin des Tuileries en alimentant un générateur vapeur grâce à un concentrateur solaire. Le charbon étant peu cher à l’époque, cette découverte n’eut jamais d’applications industrielles. Mais, après la Seconde Guerre mondiale, de grands concentrateurs solaires furent construits pour poursuivre son travail. Le four solaire d’Odeillo est le plus imposant d’entre eux.
Ce colosse de plus de 50 mètres de haut génère une énergie de 1 000 Kw, uniquement en concentrant les rayons du soleil. Extrêmement puissant, son faisceau perce un plaque d’acier d’un centimètre d’épaisseur en quelques secondes.
Ce laboratoire à ciel ouvert est implanté à Font-Romeu. Cette petite ville des Pyrénées-Orientales est une des plus ensoleillées de France, avec environ 2 400 h de soleil par an. Le gisement solaire étant particulièrement important, c’est l’environnement idéal pour étudier le pouvoir calorifique du soleil.
Le chimiste français Félix Trombe ne s’y est pas trompé. En 1947, après avoir travaillé pendant plusieurs années à Meudon, il s’est installé dans cette région baignée de soleil pour tester la résistance des matériaux à des chaleurs extrêmes. Là, il a dirigé la construction d’un premier concentrateur géant : le four solaire de Mont-Louis. Ce dernier, situé à quelques kilomètres de Font-Romeu, est entré en service en 1951. Il servira de modèle à celui d’Odeillo.
Félix Trombe, chimiste et spéléologue
Félix Trombe (1906-1985) aimait autant la lumière que l’obscurité. Spécialisé dans l’étude des matériaux réfractaires, il a largement contribué au développement du solaire thermique en France. Il est à l’origine de la construction des fours solaires de Mont-Louis et d’Odeillo.
Scientifique et spéléologue, il a exploré de nombreux gouffres entre 1939 et 1949. D’ailleurs, le plus long réseau de galeries souterraines de l’Hexagone porte son nom. Situé dans les Pyrénées, dans le département de Haute-Garonne, cette cavité mythique mesure plus de 110 kilomètres. Ce haut-lieu de la spéléologie est réputé dans le monde entier.
Le four solaire de Mont-Louis
Ce concentrateur expérimental constitue une vraie avancée scientifique. En effet, c’est le premier four solaire à double réflexion au monde (voir notre infographie). Bizarrement, cette parabole de 93 m2 est orienté au nord. Dos au soleil, elle génère néanmoins des températures extrêmement élevées. Comment ? Grâce à un héliostat, un large réflecteur de 141 m2, qui l’illumine. Ce jeu de miroir produit des chaleurs avoisinant les 2 000°C – sur le point focal, l’acier devient liquide. Par la suite, Félix Trombe travailla à la construction d’un plus grand four solaire, afin de poursuivre ses recherches sur les matériaux réfractaires [1].
Le four solaire d’Odeillo
Le grand four solaire d’Odeillo, lui aussi, obéit au principe de la double réflexion. Il reçoit sa lumière de 63 héliostats amovibles qui suivent en permanence la course du soleil. Commandés par ordinateurs, ces miroirs compensent le mouvement de rotation de la Terre. Ils peuvent éclairer en continu l’immense miroir concave de 1 925 m2 qui dévie, un peu comme une loupe, les rayons du soleil. En se croisant, ces derniers forment un faisceau lumineux capable d’enflammer tout ce qu’il touche.
Le four solaire d’Odeillo délivre une puissance d’un mégawatt sur une zone d’environ 40 cm de large. Ce concentrateur géant permet aux chercheurs du CNRS de mettre au point des alliages résistant à des chaleurs extrêmes. Le savoir-faire du laboratoire PROMES (Procédés, matériaux et énergie solaire) est mondialement reconnu. Les applications de ses travaux sur les matériaux sont nombreuses. Elles vont des disques de freins des voitures de Formules 1 au bouclier thermique des navettes spatiales. Mais depuis les années 2000, les recherches du laboratoire se focalisent également sur la production d’énergie.
La centrale solaire de Thémis
Après le choc pétrolier de 1973, le grand four solaire d’Odeillo permit de travailler à la production d’énergies utiles, comme l’électricité ou l’hydrogène. C’est encore le cas aujourd’hui. S’il n’en produit pas à proprement parlé, il a contribué à la construction de Thémis, une des premières centrales solaires à tour de la planète, au début des années 80. En 1983, ce champ de 201 héliostats commença à produire de l’électricité à Targassonne, près de Font-Romeu. Mais en 1986, l’État français, qui cherchait à l’origine à diversifier son approvisionnement énergétique, mit fin à ce programme expérimental, jugeant que le coût de production du Kwh était trop élevé. Délaissé, le complexe fut ensuite utilisé par des astrophysiciens du CNRS, afin d’étudier le rayonnement gamma provenant de l’espace. Finalement, la centrale solaire reprit du service dans les années 2000, la hausse du prix pétrole et les contraintes environnementales redonnant de l’intérêt à l’électricité d’origine solaire.
Quel avenir pour l’énergie solaire ?
Trouver de nouvelles sources d’énergie s’impose en France, mais aussi à l’étranger. C’est particulièrement le cas en Afrique, où la déforestation est un problème majeur. En effet, les arbres, en fixant le CO2, permettent de limiter le réchauffement climatique. Or, le feu étant la seule énergie disponible dans les zones rurales des pays en développement, la surconsommation de bois tend à s’accélérer. À ce jour, on estime que 50 % de la forêt primaire de Madagascar a disparu.
Selon les gestionnaires du four solaire de Mont-Louis, un concentrateur solaire de 50 Kw permettrait d’économiser jusqu’à 1 500 tonnes de bois par an, soit 20 à 40 hectares de forêt. En Afrique, il pourrait fournir suffisamment d’énergie pour accomplir des tâches quotidiennes, comme la cuisine. Il pourrait également servir à l’artisanat et la petite industrie, afin de faire fondre les métaux ou cuir des céramiques.