Notre visite dans une des plus grandes centrales solaires thermiques de France

À Narbonne (Aude), un millier d’habitants et plusieurs bâtiments publics se chauffent grâce à un réseau de chaleur urbain. La chaleur y est produite au moyen d’une centrale hybride gaz/biomasse et depuis peu, grâce à un parc solaire thermique. Ce dernier couvre 100% des besoins, du printemps à l’automne. Nous avons pénétré ses entrailles et découvert en détail son fonctionnement.

L’énergie solaire ne permet pas seulement de générer de l’électricité. Elle peut aussi produire de la chaleur. Il existe ainsi des panneaux « photovoltaïques » réservés à la production d’électricité, des panneaux « thermiques », qui ne produisent que de la chaleur et des panneaux « hybrides », qui génèrent à la fois de l’électricité et de la chaleur.

Plus rarement, des miroirs peuvent être utilisés pour produire de la chaleur et de l’électricité dans le cadre de la technologie « thermodynamique » aussi appelée « solaire à concentration ».

La chaleur représente près de la moitié de nos besoins énergétiques

De nos jours, l’énergie solaire est surtout plébiscitée pour produire de l’électricité bas-carbone grâce aux panneaux photovoltaïques. Pourtant, 47% de l’énergie finale que nous consommons en France est utilisée pour générer de la chaleur, explique le Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (CEREMA).

Entre 60 et 80 % de cette chaleur provient de ressources fossiles : le gaz, pétrole et charbon qui brûlent dans les chaudières et fours industriels. Le reste est majoritairement composé de biomasse, le solaire ne représentant que… 0,2 % du mix thermique français en 2020 selon le Syndicat des Énergies Renouvelables (SER).

Les panneaux solaires thermiques de la centrale Newheat de Narbonne / Images : RE-HL

2,24 TWh ont ainsi été produits par les panneaux solaires thermiques en France en 2020, dont seulement 1,24 TWh en métropole, explique le SER. C’est nettement moins que les panneaux solaires photovoltaïques, qui ont généré 12,6 TWh la même année (en métropole uniquement).
Malgré sa grande capacité à réduire notre dépendance aux ressources fossiles et les émissions de gaz à effet de serre liées, le solaire thermique est considérablement moins populaire que le photovoltaïque. Une anomalie dans la stratégie énergétique que certaines sociétés tentent de corriger. C’est notamment le cas de Newheat, une start-up bordelaise spécialisée dans la conception et l’exploitation de centrales solaires thermiques.

Efface du gaz fossile avec le solaire thermique

Créée en 2015, elle en a déjà installé 4, situées à Pons (Charente-Maritime), Issoudun (Indre), Condat (Cantal) et Narbonne (Aude). Nous avons visité cette dernière, qui alimente un réseau de chaleur urbain fournissant chauffage et eau chaude sanitaire à un millier d’habitants, 7 écoles, 1 collège et une dizaine de bâtiments publics. Inaugurée en septembre 2021, la centrale solaire thermique « Narbosol » développe une puissance-crète de 2,7 MWth. Ses 3 200 m² de panneaux doivent produire 2,2 GWhth de chaleur renouvelable chaque année.

Elle permet ainsi de réduire la consommation en gaz fossile de la centrale hybride biomasse/gaz installée sur le réseau de chaleur urbain. Du printemps à l’automne, la centrale solaire parviendrait même à fournir 100% des besoins de chaleur du réseau selon Hugues Defréville, le président et co-fondateur de Newheat. En moyenne sur l’ensemble de l’année, le solaire thermique représenterait 20 % des apports de chaleur, le reste étant constitué de 60 % de biomasse et 20 % de gaz.

Grâce à l’effacement d’une partie de la consommation de gaz du réseau de chaleur, la centrale solaire a permis de réduire de 10 % la facture des clients raccordés. Elle éviterait également le rejet de 600 tonnes de CO2 chaque année. Un gain pour la planète et pour le portefeuille obtenu assez facilement. En effet, le fonctionnement d’une centrale solaire thermique est très simple et ne fait appel qu’à des matériaux basiques. D’abord, le soleil fournit gratuitement et de façon inépuisable des rayons qui chauffent les panneaux.

Stocker de l’énergie sans batteries

Ces étuves sont composées d’une épaisse vitre en verre, d’un cadre en acier ou aluminium, d’un isolant, d’un revêtement noir et de canalisations. De l’eau glycolée (un antigel sans danger pour l’environnement) y circule et se réchauffe au passage. De 70 °C à l’entrée, l’eau de la première boucle est portée à 95 °C en sortie des panneaux. Presque bouillante, l’eau traverse ensuite un échanger de chaleur pour transférer les calories à une seconde boucle : celle du réservoir.

D’une capacité de 1 000 m3, ce dernier stocke l’eau afin de compenser la variabilité du rayonnement solaire. La partie haute de la cuve contient l’eau chaude livrée au réseau, la partie basse l’eau froide envoyée dans le champ de panneaux. Le réservoir permet de poursuivre la livraison de chaleur au réseau pendant la nuit et jusqu’à 3 jours en autonomie, lors d’un épisode pluvieux par exemple. La simplicité et l’efficacité de cette forme de stockage d’énergie est l’un des grands avantages du solaire thermique.

Un projet majoritairement financé par des fonds publics

Les échanges de chaleur et la circulation de l’eau via des pompes électriques est réalisé dans un local technique pas plus gros que 2 conteneurs maritimes. La consommation électrique de la centrale est assez modeste : 25 à 30 MWh annuels selon Hugues Defréville, soit l’équivalent des besoins annuels en électricité de 5 à 6 logements français moyens. Une partie de cette consommation sera d’ailleurs couverte par des panneaux photovoltaïques, prochainement installés sur place.

Narbosol a nécessité un investissement de 2 millions d’euros (soit 740 €/kWc installé). Un montant subventionné à 55 % par le « Fonds Chaleur » de l’Agence de l’environnement et de la maitrise de l’énergie (ADEME). La Région Occitanie a également participé à hauteur de 100 000 €, aux côtés d’autres organismes publics.

Réseaux de chaleur, industries, particuliers : tout le monde peut passer au solaire thermique

L’exemple de la centrale solaire thermique de Narbonne pourrait inspirer d’autres réseaux de chaleurs urbains en quête d’une énergie moins chère et moins polluante. Si quelques rares réseaux sont déjà équipés, l’immense majorité continue de générer de la chaleur à partir de gaz fossile et/ou de biomasse dont l’origine est parfois polémique.

Certains industriels peuvent également réduire factures et impacts environnementaux en passant au solaire. D’après l’ADEME « 30 % des besoins de chaleur de l’industrie portent sur des températures inférieures à 140 ℃, et sont donc adressables par le solaire thermique ». Les particuliers ont aussi la possibilité d’exploiter cette solution pour assurer « 40 à 80% des besoins moyens annuels d’eau chaude sanitaire [dont] la totalité des besoins estivaux, ce qui permet d’éteindre complètement la chaudière en été » précise l’organisme public.

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