Sur un plateau de Cerdagne, à plus de 1 600 mètres d’altitude, deux cents miroirs géants regardent une tour. La centrale solaire Thémis a été couplée au réseau électrique le 17 mai 1983, et son exploitation s’est arrêtée au printemps 1986. Environ trois ans.
Les raisons de cet arrêt sont écrites par l’ingénieur qui a dirigé le groupe d’évaluation scientifique du projet de 1982 à 1987, un témoin de première main et non une étude indépendante : la centrale était trop petite pour délivrer au réseau une production nette, et elle coûtait cher à exploiter. Le département propriétaire y ajoute les interruptions dues aux sels fondus, le coût des réparations et un pétrole redevenu bon marché. Les rapports finaux ont été rédigés après l’arrêt, et l’équipe scientifique a quitté le site en juillet 1987.
Le pari du sel fondu
Ce qui rend ce court épisode intéressant n’est pas son échec commercial mais son choix technique, qui était isolé dans le monde. Presque tous les programmes solaires à tour de l’époque misaient sur l’eau et la vapeur. Thémis a retenu une boucle à sel fondu, à la fois pour transporter la chaleur depuis le récepteur et pour la stocker.
Le sel employé a ses servitudes. Il fond à 140 degrés et ne peut guère dépasser 500 degrés, ce qui enferme la machine dans une plage étroite. Il faut réchauffer les circuits par traçage électrique avant tout remplissage, sous peine de les figer. Et sa capacité calorifique volumique, voisine de 2,4 joules par degré et par centimètre cube, est presque deux fois inférieure à celle de l’eau.
En échange, il offrait ce que la vapeur ne sait pas faire : stocker. Le dispositif comprenait deux bacs, un chaud et un froid, le sel froid restant autour de 200 à 250 degrés selon les sources, pour une capacité d’environ une journée de soleil. On pouvait donc produire après le coucher du soleil, ce qui est l’enjeu central du solaire thermique et l’est resté.
Le sodium avait été fugitivement envisagé pour ce rôle par le conseiller scientifique de l’équipe, puis écarté. Selon le témoin, parmi au moins six projets contemporains, cinq reposaient sur l’eau et la vapeur et un sur le sodium.
Deux cents miroirs pour deux mégawatts et demi
Le champ comptait environ 201 héliostats disposés en champ polaire, c’est-à-dire tous du même côté de la tour. Chacun offrait une surface de 54 mètres carrés en neuf modules, pour un total d’environ 10 900 mètres carrés de miroirs (201 fois 54), à comparer aux 11 000 du projet de 1979, et une concentration de l’ordre de 700 fois.
Au sommet, une chaudière en cavité de quatre mètres sur quatre et trois mètres cinquante, inclinée à trente degrés, recevait le flux. Sur la hauteur de la tour, les sources techniques ne concordent pas : une communication scientifique de 2023 donne 104 mètres pour la tour, une revue technique de 1980 parle d’une tour de 100 mètres, un module universitaire place la cavité à 80 mètres. Le groupe turbo-alternateur délivrait 2 500 kilowatts, alimenté par une vapeur surchauffée à 430 degrés sous 50 bars, pour un rendement nominal de 28 pour cent.
| Élément | Valeur | Source |
|---|---|---|
| Couplage au réseau | 17 mai 1983 | ingénieur du groupe d’évaluation scientifique, CNRS |
| Arrêt de l’exploitation | printemps 1986 | même source, et commune de Targassonne |
| Héliostats | environ 201, de 54 m2 chacun | revue technique de 1980 et communication de 2023 |
| Puissance | groupe turbo-alternateur de 2 500 kW | mêmes sources |
| Stockage | sel fondu à 450 degrés, environ une journée | revue technique de 1980 |
| Surface de miroirs | ramenée de 17 500 à 11 000 m2 en 1979 | ingénieur du groupe d’évaluation scientifique |
Un projet décidé deux fois en Conseil des ministres
La genèse explique beaucoup de choses. Une équipe mixte associant le CNRS et l’électricien national travaille à partir de 1975, avec des essais au four solaire d’Odeillo, et rend en février 1977 un rapport dont le nom de code donnera celui de la centrale. Le premier dimensionnement prévoyait 17 500 mètres carrés de miroirs.
Le Conseil des ministres du 30 septembre 1977 fixe l’implantation dans les Pyrénées-Orientales, et le site de Targassonne est retenu en janvier 1978. Mais début 1979, le coût apparaît sous-estimé, le projet est remis en cause et l’équipe dissoute. Il faut un second Conseil des ministres, le 20 juin 1979, pour le relancer, avec une surface de miroirs ramenée à 11 000 mètres carrés.
La construction commence à la fin de 1979. En novembre 1981, une tempête endommage une partie du champ d’héliostats, ce qui conduit à modifier leur position de survie, celle qu’ils adoptent quand le vent se lève. L’exploitation mobilisera une cinquantaine de personnes, et trois thèses seront soutenues sur la turbine, sur les pertes du récepteur et sur le bilan global.
Ce que nous ne publions pas : la composition du sel n’est donnée qu’avec prudence : le témoin nomme le HITEC, dont la composition publiée dans la littérature scientifique sur les sels fondus est de 53 % de nitrate de potassium, 40 % de nitrite de sodium et 7 % de nitrate de sodium, avec une fusion à 142 degrés, mais aucune source lue ne la rattache explicitement à Thémis. De même pour le coût, dont les deux estimations connues reposent sur des documents que nous n’avons pas pu ouvrir.
Des miroirs pour regarder le ciel
La deuxième vie du site est la plus inattendue. Des astrophysiciens s’y sont installés et ont utilisé le champ d’héliostats pour étudier le rayonnement gamma cosmique, jusqu’en 2004, ce que confirment le département propriétaire et la commune. Ils sont ensuite partis vers un site mieux adapté, l’observatoire H.E.S.S., en Namibie.
Une partie des miroirs qui servaient à chauffer du sel, 53 héliostats pour le télescope Celeste, servait alors à collecter la lumière bleue produite dans l’atmosphère par les rayons gamma. Même matériel, usage inverse : au lieu de concentrer le soleil pour en tirer de la chaleur, on concentrait des éclairs invisibles pour les compter.
Le département a ensuite rendu le site à la recherche solaire. Les dates de cette reprise se succèdent plutôt qu’elles ne se contredisent : une décision de relance au début des années 2000, l’arrivée d’un laboratoire du CNRS en 2006, des conventions avec des porteurs de projets à partir de 2008, des travaux d’envergure de 2012 à 2014, et un ensemble que le propriétaire déclare opérationnel depuis 2014.
Le plateau reçoit près de 2 400 heures de soleil par an selon le parc naturel régional. C’était le bon endroit. La centrale, elle, était trop petite pour livrer une production nette au réseau, selon le témoin qui en dirigea l’évaluation, et la gestion de ses sels fondus a causé de nombreuses interruptions selon le département : c’est ce que l’on attend d’une installation expérimentale.
Sources : page Histoire du projet publiée le 27 février 2019 sur le site des cinquante ans du four solaire par un ingénieur de recherche du laboratoire PROMES du CNRS, qui a dirigé le groupe d’évaluation scientifique de la centrale de 1982 à 1987 ; commune de Targassonne ; dossier Thémis Solaire Innovation du département des Pyrénées-Orientales, propriétaire ; J. Hillairet et autres, sur le champ d’héliostats et le capteur, revue Entropie, numéro 96, 1980 ; communication SolarPACES 2023 sur la détermination de la forme des surfaces d’héliostats ; module de l’université de Perpignan sur la centrale ; parc naturel régional des Pyrénées catalanes.