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Solar Energy Generating Systems

Centrale solaire SEGS
Vue aérienne d'une partie de quatre des cinq unités SEGS III-VII, située à Kramer Junction, California (en).
Administration
Localisation
Coordonnées
Mise en service
1984 (1re tranche) - 1990 (9e tranche)
Statut
Opérationnelle
Caractéristiques
Type d'installation
Énergie utilisée
Solaire
Technologie
Puissance installée
178 MWVoir et modifier les données sur Wikidata
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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 modifier

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 modifier

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 modifier

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 modifier

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 modifier

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 I 1984 Daggett 14 82 960 307 19 900 16 500
SEGS II 1985 Daggett 30 165 376 316 36 000 32 500
SEGS III 1986 Kramer Jct. 30 230 300 349 64 170 68 555
SEGS IV 1986 Kramer Jct. 30 230 300 349 61 970 68 278
SEGS V 1987 Kramer Jct. 30 250 500 349 71 439 72 879
SEGS VI 1988 Kramer Jct. 30 188 000 390 71 409 67 758
SEGS VII 1988 Kramer Jct. 30 194 280 390 70 138 65 048
SEGS VIII 1989 Harper Lake 80 464 340 390 139 174 137 990
SEGS IX 1990 Harper Lake 80 483 960 390 141 916 125 036
Sources: Solargenix Energy[5], KJC Operating Company[6], IEEE[7], NREL[8]
SEGS Production solaire (MWh)
Année SEGS 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
1985 19 261 19 261
1986 22 510 25 085 47 595
1987 25 055 23 431 49 444 52 181 150 111
1988 16 927 38 914 61 475 64 762 62 858 244 936
1989 23 527 43 862 63 096 70 552 65 280 48 045 38 868 353 230
1990 21 491 39 156 69 410 74 661 72 449 62 690 57 661 114 996 5 974 518 488
1991 20 252 35 168 60 134 64 600 59 009 64 155 58 373 102 464 144 805 608 960
1992 17 938 32 481 48 702 51 007 55 383 47 087 46 940 109 361 129 558 538 457
1993 20 368 36 882 58 248 58 935 67 685 55 724 54 110 130 999 130 847 613 798
1994 20 194 36 566 56 892 57 795 66 255 56 908 53 251 134 578 137 915 620 354
1995 19 800 35 853 56 663 54 929 63 757 63 650 61 220 133 843 138 959 628 674
1996 19 879 35 995 64 170 61 970 71 439 71 409 70 138 139 174 141 916 676 090
1997 19 228 34 817 64 677 64 503 75 936 70 019 69 186 136 410 139 697 674 473
1998 18 686 33 836 70 598 71 635 75 229 67 358 67 651 137 905 119 732 662 630
1999 11 250 33 408 70 689 71 142 70 293 71 066 66 258 135 233 107 513 636 852
2000 17 235 31 207 65 994 63 457 73 810 68 543 64 195 140 079 128 315 652 835
2001 9 255 17 580 57 857 52 696 59 925 58 004 50 378 119 127 114 607 539 429
2002 11 381 16 009 51 131 59 169 65 741 58 964 54 463 120 884 113 824 551 566
2003 6 913 11 142 59 027 58 100 61 921 50 504 49 154 119 357 115 541 531 659
2004 8 421 14 582 64 413 62 006 67 717 53 618 50 479 124 089 123 605 568 930
2005 6 336 13 375 56 680 56 349 62 309 51 827 46 628 120 282 120 915 534 701
2006 5 559 7 547 51 721 52 439 53 471 45 076 42 050 117 451 117 310 492 624
2007 0 5 445 59 480 59 799 59 547 65 832 58 307 122 676 122 699 553 785
2008 10 705 28 040 69 012 69 338 69 316 67 156 65 185 135 492 150 362 664 606
2009 9 033 18 635 62 971 63 563 59 820 62 750 58 950 131 474 139 756 606 952
2010 10 648 22 829 60 029 63 084 54 328 63 576 58 836 155 933 163 899 653 162
2011 11 164 26 198 61 350 57 684 60 451 59 327 57 378 152 463 160 506 646 521
2012 11 666 25 126 56 877 62 414 62 877 56 082 54 147 145 247 164 203 638 639
2013 9 403 23 173 56 824 58 317 57 758 52 539 48 183 141 356 154 082 601 635
Totale 424 085 746 342 1 627 564 1 657 087 1 674 564 1 491 909 1 401 989 3 120 873 3 086 540 15 230 953

La centrale peut également utiliser le gaz naturel

SEGS I-IX Production (MWh)
Année Gaz naturel Solaire Totale
2001 300 721 539 429 840 150
2002 318 761 551 566 870 327
2003 233 388 531 659 765 047
2004 169 907 568 930 738 837
2005 87 163 534 701 621 864
2006 120 928 492 624 613 552
2007 111 918 553 785 665 703
2008 81 605 664 606 746 211
2009 233 685 606 952 840 637
2010 225 092 653 162 878 254
2011 242 063 646 521 888 584
2012 227 484 638 639 866 123
2013 74 803 601 635 676 438

Harper Lake modifier

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 modifier

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 modifier

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

Accidents et incidents modifier

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 modifier

  1. ↑ a et b The Energy Blog: About Parabolic Trough Solar
  2. ↑ (en) « Solar Electric Generating System » [PDF] (consulté le ).
  3. ↑ a b et c (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. ↑ a et b (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 modifier

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Articles connexes modifier

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