Dans le cadre du Grand Emprunt, 2,5 milliards d’euros sont consacrés à des projets d’Energies Renouvelables. Parmi ceux-ci, il en est un qui ne manque pas de philosophie. Le projet SOCRATE, acronyme de SOlaire Concentré : Recherches Avancées et Technologies Energétiques, a pour but la mise en place d’une plateforme expérimentale nationale, de dimension internationale, dans le domaine du solaire à concentration réunissant l’ensemble des moyens nécessaires au développement des recherches et des technologies du secteur, en particulier à hautes concentrations. Il s’agit principalement d’amélioration et d’extension d’équipements existants mais il inclut également la mise en place d’équipements nouveaux. C’est le seul projet retenu qui concerne l’énergie solaire. Il recevra une dotation de 4,5 M€.
Malgré l’accélération du développement du solaire à concentration le nombre de plateformes disponibles en Europe pour développer de la R&D en partenariat est très faible, en réalité seule PSA (Alméria, Espagne) offre un ensemble d’installations qui couvre toutes les technologies à concentration mais elles sont plus adaptées aux opérations de démonstration que de recherche. La plateforme SOCRATE est basée sur la mise en oeuvre des installations solaires existantes d’Odeillo-Font Romeu (fours solaires) et de Targasonne (concentrateur à tour Thémis), complétées par une nouvelle installation cylindro-parabolique et des moyens de caractérisation des matériaux solaires, son originalité réside dans les hautes concentrations. Elle offrira des moyens uniques (environnements scientifique et technologique) au plan international d’étude des matériaux en conditions extrêmes pour applications spatiale et énergétique, de développement de composants et systèmes pour centrales solaires thermodynamiques et conversion photovoltaïque sous concentration, et de recherche sur la thermochimie solaire en vue de produire des combustibles de synthèse et des matériaux. Il s’agit donc bien de doter la France d’une plateforme de classe internationale sur le solaire concentré et de permettre ainsi le développement de recherches et d’innovations technologiques d’excellence.
Les verrous scientifiques et techniques concernés par le projet se déclinent par domaines, par exemple : Matériaux en conditions extrêmes, centrales solaires, thermochimie solaire. Le programme de travail comprend : la jouvence du Four Solaire de 1 MW d’Odeillo-
Font Romeu (modernisation d’un équipement existant) ; l’amélioration du concentrateur solaire à tour de Thémis (extension d’un équipement existant) ; l’installation d’une boucle d’essai pilote cylindro-parabolique sur le site CNRS d’Odeillo (Nouvel équipement) ; la mise en place d’un service de caractérisation des propriétés des matériaux solaires thermiques (Nouveaux équipements).
Les principales innovations attendues concernent :
La qualification des matériaux à haute température : les moyens solaires permettent de simuler des conditions extrêmes de température (jusqu’à 3000°C) couplées à des basses pressions et des milieux excités ou ionisés.
L’amélioration de la prévision de la durée de vie des matériaux soumis à hauts flux solaires.
L’amélioration des transferts thermiques sous haut flux radiatif : des densités de flux de 10 MW/m2 à 15 MW/m2 sont atteints par les installations solaires (seules installations au monde ayant ces performances).
Les systèmes thermodynamiques de conversion de l’énergie solaire concentrée : la plateforme SOCRATE permettra de mettre au point et de réaliser des essais de composants et systèmes complets dans une gamme de puissance allant de quelques dizaines de kW à 5 MW dans la gamme de température 250°C 1000°C.
Le photovoltaïque sous haute concentration : il s’agit d’étudier le comportement des cellules multi-jonctions pour des concentrations supérieures à 1000 et les nouveaux concepts pour la conversion PV (Le but est, en particulier, de mettre en évidence la conversion de photons).
La thermochimie pour la production de carburants de synthèse à partir de la réduction de H2O et CO2 : proposition de nouveaux systèmes réactifs et de réacteurs solaires HT.
Il s’agit d’un projet dont l’impact est pluridisciplinaire puisqu’il concerne la physique, la science des matériaux, la thermique, l’énergétique et le génie chimique. En termes de partenariat, il vise à accroitre l’attractivité des installations vis-à -vis des partenaires de la recherche publique et de la R&D industrielle car il permettra une amélioration des installations existantes et offrira des nouveaux équipements et services. En ce qui concerne le partenariat public-privé, la plateforme sera ouverte aux entreprises à travers deux grandes formes de collaboration : Projets de recherche collaboratifs basés sur le partage des coûts et des résultats et les prestations de service.
