Four solaire d’Odeillo à Font Romeu: le plus puissant au monde!

Explications sur le siteÀ Font-Romeu-Odeillo-Via dans les Pyrénées orientales, en Cerdagne, région du Languedoc-Roussillon, dans le sud de la France, nous partons découvrir le plus puissant four solaire au monde. Un site plein de mystère et presque envoûtant. Un scientifique travaillant au sein du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) réside sur place pour accueillir le public et lui faire visiter ce site exceptionnel.

Aujourd’hui, il va nous révéler tout jusqu’à nous entraîner dans les coulisses de cet endroit magique. Du soleil, de délicieuses grillades, chacun profite de l’hiver catalan à sa manière. Avec ces cuiseurs solaires, on pourra même transformer des grains de maïs en un beau pop-corn en quelques secondes. Tout ce qu’il nous faut, c’est du soleil et des miroirs… (géants, certes, et ce n’est pas ce qui manque sur les lieux, car on n’en compte pas moins d’une soixantaine), mais à quelles utilités le four solaire d’Odeillo se destine-t-il? Poursuivez la lecture de cet article pour tout savoir!

À la découverte du gigantesque four solaire d’Odeillo à Font-Romeu

Ce gigantesque miroir incurvé capture et concentre la lumière du soleil à l’intérieur d’une tour où la température peut grimper jusqu’à 3000 degrés. Grâce à de l’énergie solaire gratuite, puissante et très précise, les chercheurs du CNRS conçoivent et développent de nouveaux matériaux résistants aux chaleurs.

Depuis la nuit des temps, les hommes essayèrent toujours de capter la lumière et l’énergie émises par le soleil. À en croire la légende, Archimède aurait même réussi à enflammer les navires romains en usant de simples miroirs. Mais il aura fallu patienter jusqu’au vingtième siècle pour voir apparaître ces grands fours solaires. Le four solaire d’Odeillo à Font-Romeu était construit en 1962 et mis en service en 1969, et ce n’est pas un hasard.

Explications sur le site

Un des chercheurs du CNRS nous apporte ses explications : « Ici, c’est l’un des sites les plus ensoleillés de la France Métropolitaine. Sur ce site, le soleil brille 300 jours par an, on n’y voit que peu de nuages dans la plupart du temps et on obtient plus d’ensoleillement grâce à l’altitude. Sur ce site, on a par exemple des journées ou des périodes, particulièrement entre mai et juin, où pendant plusieurs semaines, il n’y a point de nuage. »

Lunettes protectrices sur le nez, notre chercheur attend le moment opportun. Soudain, le soleil apparaît, les expériences peuvent se poursuivre. En une fraction de seconde, la branche s’embrase ; et ce n’est pas terminé. Après le bois, on passe au métal ; de l’acier ordinaire qui fond à une température d’à peu près 1535 degrés.

« Pour compenser la rotation de la terre, nous serons ici obligés d’ajuster les miroirs régulièrement » nous rappelle le scientifique. « On viendra ensuite placer la plaque d’acier au cœur du miroir » rajoute-t-il.  Au bout de quelques secondes, les rayons solaires perforent la plaque du métal en creusant un véritable trou d’à peu près 1 cm de diamètre.

Grâce au miroir, la température peut atteindre les 3500 degrés. Même l’acier n’a pas pu y résister. L’efficacité du four va cependant dépendre de la quantité de lumière perçue (selon qu’il fasse plus de soleil ou moins d’ensoleillement donc !), mais aussi de la propreté des miroirs.

Un voyage au cœur du palais de miroirs dédié au Roi Soleil

Attention, car cela n’a rien avoir avec ce que vous puissiez croire ! Ici on va vraiment parler du parcours dans les entrailles du Grand Four Solaire d’Odeillo. Considéré comme étant  l’ancêtre des panneaux solaires, le Grand Four Solaire d’Odeillo existe maintenant depuis plus de 50 ans. Une partie du site est actuellement ouverte au public et on peut donc venir le visiter.

Le Grand four solaire d’Odeillo en abrégés

Le four solaire d’Odeillo prend l’apparence d’un palais des glaces destiné au Roi Soleil, un géant de miroir d’une cinquantaine de mètres de haut. C’est l’un des plus grands pièges à rayons solaire au monde. Le site comprend des héliostats et une soixantaine de miroirs amovibles. C’est sans compter la horde de lumières capable de concentrer 10 000 fois plus l’intensité du soleil. Sur son trajet, le faisceau fait monter la température ; de simples lunettes de plages ne suffisent plus.

Captée et encloîtrée dans sa cage, la puissance du faisceau solaire est d’un mégawatt, la température dépasse 3000 degrés. Ces températures extrêmes permettent de réaliser des recherches dans le domaine de l’industrie aérospatiale, dans la fabrication d’électricité et surtout dans la conception de nouveaux carburants.

« Avec du charbon, avec de l’eau, avec de bonnes conditions de pression et de température, la température venant de la partie solaire donc, on peut formuler des hydrocarbures. Cela constitue l’un des plus importants sujets d’étude sur lesquels nous nous penchons à l’heure actuelle » nous confie l’un des ingénieurs du CNRS.

Démonstration en miniature, un four solaire de 3 mètres de diamètre embrase une bûche comme une tige d’allumette. En quelques secondes, il perce un morceau d’acier d’un centimètre d’épaisseur. Certains scientifiques affirment que d’ici quarante ans, l’énergie solaire pourrait représenter jusqu’à 15 % de l’énergie mondiale, sans pollutions et inépuisable.

Le symbole mondial de l’énergie solaire en France

Mesurant 50 mètres de haut, 60 mètres de large et 30 mètres de profondeur, le Grand Four Solaire d’Odeillo est le symbole mondial de l’énergie solaire en France. Ce gigantesque palais de glace dédié au Soleil comprend 63 héliostats et un four fonctionnant à l’énergie solaire. Il a été créé en 1962 et mis en service en 1969.

Ce grand four affiche une puissance thermique d’un mégawatt et convertit en 10 000 fois la puissance du soleil pour produire une température qui peut atteindre jusqu’à 3300 °C. Avec le four solaire de Parkent en Ouzbékistan, il constitue l’un des deux plus grands fours solaires au monde.

Les fours solaires d’Odeillo et de Mont-Louis ont servi de référence dans le monde entier pour servir à démontrer le véritable potentiel que cachent l’énergie solaire et ses diverses applications.

Le Grand Four Solaire d’Odeillo se situe dans la commune de Font-Romeu-Odeillo-Via en Cerdagne, dans les Pyrénées-Orientales. Cela se trouve en région du Languedoc-Roussillon, dans le sud de la France. Le choix d’emplacement du site n’a pas été opéré au hasard puisque le site lui-même est privilégié pour :

• Sa durée et sa qualité d’ensoleillement direct (plus de 2400 heures par an), soit à peu près 300 jours d’ensoleillement par an.
• Sa pureté atmosphérique (avec une altitude assez élevée de 1535 mètres et une faible humidité moyenne).

Comment fonctionne le Grand Four Solaire d’Odeillo?

Ici, on utilise le principe de la concentration du rayonnement solaire par des miroirs réfléchissants. Le Grand Four utilise ainsi deux jeux de miroirs différents pour produire les trois fonctions optiques indispensables. Ceux-ci consistent à capter, à emmagasiner et à concentrer l’énergie solaire.

La lumière du soleil  sera donc d’abord réfléchie par une première série de miroirs pivotables installés sur la pente. On les appelle « héliostats ».

Les rayonnements seront ensuite propulsés vers une seconde série de miroirs pour former ce que les scientifiques qualifient de « concentrateur ». Dressés sur parabole, ces pièges à lumières convergent les rayonnements vers une cible quasi circulaire au sommet d’une tour centrale.

La tache solaire produite et concentrée sur cette cible fait environ 1 m de diamètre et permet de concentrer 10 000 fois plus l’intensité du soleil. La température qu’on peut obtenir grâce à ce procédé peut varier en fonction de quatre principales conditions :

• Le choix du nombre d’héliostats à déployer.
• Le choix du type d’héliostat à utiliser, car quoi qu’identiques, ils ne remplissent pas les mêmes fonctions. Tout dépend de leur emplacement. D’un côté, les héliostats dits « centraux » et qui se trouvent à proximité de l’axe optique de la parabole génèrent un taux de concentration plus élevé. Ce taux de concentration diminue donc au fur et à mesure que les héliostats s’éloignent de l’axe.

La présencec des héliostats

De l’autre côté, on retrouve les héliostats dressés à flanc de montagne. Ceux qui se trouvent au plus bas se rapprochent de la parabole. Leur faisceau y est moins étalé par rapport à ceux qui sont un peu plus éloignés. Notons aussi que la diffusion lumineuse naturelle émanant du soleil est très aléatoire et le faisceau réfléchi diverge.

• Le choix de l’amplitude d’ouverture des portes de protection de la tour-foyer. Plus elles s’ouvrent, plus elles libèrent une grande part de faisceau concentré par la parabole.
• La météo : comme il a été suscité, l’ensoleillement est aléatoire et dépend donc des conditions atmosphériques.

Au bout de quelques secondes, on parvient ainsi à obtenir des températures supérieures à 3300 degrés Celsius.

Four solaire d’Odeillo: quels avantages?

La mise en place de ce grand four solaire présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer:

• L’énergie gratuite et non polluante,
• Le faible coût de fonctionnement : il suffit de quelques kilowatts d’énergie électrique pour faire fonctionner les héliostats et produire jusqu’à un mégawatt d’énergie solaire au sein du foyer d’installation.
• La possibilité d’obtenir des températures variées et donc d’étudier l’effet de chocs thermiques.
• L’absence d’agents contaminants sur le site (gaz à combustion, pollution, résidus…), ce qui permet de réaliser les expériences dans des conditions de grande pureté chimique.
• La possibilité de réaliser l’expérience de chauffage dans une atmosphère contrôlée à diverses finalités de recherche : test de résistance de nouveaux matériaux face à des conditions de chaleur extrêmes, la production d’électricité, la formulation de nouveaux carburants…

L’histoire du four solaire d’Odeillo

En réalité, celle-ci remonte en 1946, le jour où le chimiste français Félix Trombe accompagné de son équipe a réalisé leur première expérience grâce à un miroir DCA (Défense Contre l’Aviation). Un gigantesque miroir rond et concave, monté sur les roues et que les soldats utilisaient pendant la Seconde Grande Guerre pour repérer et abattre les avions ennemis.

Or, ce type de miroir offre aussi la possibilité d’atteindre des hautes températures très rapidement dans un environnent très pur, sous le soleil. Félix Trombe et son équipe ont bien compris ce principe et se lancent dans la construction du tout premier prototype de miroir destiné à faire fondre du minerai et d’en extraire des matériaux très purs grâce à l’énergie solaire. Le tout dans un premier temps en vue de confectionner de nouveaux matériaux plus performants et aux propriétés ignifuges. Le tout premier prototype de Four solaire fut alors construit à Mont-Louis en 1949.

Ce premier Four solaire va ensuite servir de modèle pour construire un Four solaire de dimension industrielle, et cette-fois-ci à Odeillo. La construction du Grand Four d’Odeillo commence alors en 1962 et se termine en 1968, pour une mise en service à partir de 1969. Francs partisans de l’énergie solaire et affectés par le premier choc pétrolier en date de 1973, les chercheurs en charge du projet four solaire d’Odeillo décident d’orienter davantage leurs travaux vers la conversion de l’énergie solaire en courant électrique. À l’époque, une grande partie des travaux portait sur le projet d’étude de la centrale THEMIS, une étude de Centrale solaire thermodynamique réalisée par EDF entre 1983 et 1986.

Les recherches sur la conversion de l’énergie solaire en électricité ont été temporairement suspendues entre 1987 et 2004. Le centre de recherche se recentre sur l’étude des matériaux. Avec les problématiques énergétiques et environnementales qui reviennent sans cesse, les chercheurs s’impliquent à nouveau dans la recherche de solutions énergétiques durables et non polluantes tout en continuant à expérimenter sur les procédés des matériaux.

Les domaines de recherches du groupe

Le groupe continue aujourd’hui d’oeuvrer sous l’appellation de PROMES (Procédés Matériaux et Énergie Solaire). Le groupe continue aujourd’hui d’orienter ses recherches sur divers matériaux. C’est le cas des boucliers thermiques pour l’industrie aérospatiale. On note aussi les différents procédés et systèmes de production d’électricité grâce à l’énergie solaire, la synthèse d’hydrocarbures à partir de la biomasse. Sans oublier l’extraction de H2 grâce au soleil et différents procédés de reconditionnement de déchets.

Le Grand Four Solaire s’inscrit au titre de monuments historiques en 2009. A la suite de quoi, il obtient une labellisation de patrimoine du 20ème siècle. Indépendamment du CNRS, un centre d’information est également présent sur le site depuis 1990. Anciennement dénommé « Exposition du Grand Four Solaire d’Odeillo », le site prend l’appellation de « Héliodyssée » à partir de 2006.

Accessible au grand public, Héliodyssée permet ainsi aux petits et grands de découvrir de façon ludique l’énergie solaire, ses dérivés et tout son potentiel :

• Les différentes formes d’énergies renouvelables, leur utilisation dans l’habitat,
• Les travaux engagés par les chercheurs du CNRS sur l’énergie solaire,
• Les recherches sur les procédés des matériaux pour l’industrie aérospatiale. Ceux-ci sont davantage axées sur les nouveaux matériaux réfractaires beaucoup plus performants.

Le tout en étant conscient de l’ensemble des avantages que cette solution confère à notre écosystème. Enrichissez votre vie grâce à notre article sur les énergies fossiles.