L’énergie solaire n’est pas nouvelle. Mais là où la production d’électricité photovoltaïque a gagné ses lettres de noblesse, le solaire thermique reste relativement absent du paysage énergétique industriel. Hormis quelques rares centrales électriques solaires thermiques à concentration (dont une d'Engie en Afrique du Sud), la technologie est cantonnée à faire chauffer de l’eau ou à alimenter des réseaux de chaleur sur les toits des bâtiments, voire à faire cuire des aliments dans les fours solaires de particuliers.
Pourtant, l’énergie apportée par les rayons du soleil sous forme de chaleur est abondante, et surtout décarbonée. Deux constats qui ont poussé le géant minier anglo-australien Rio-Tinto à annoncer fin mars une coopération avec une jeune start-up, Heliogen, pour alimenter sa mine de borate en Californie en chaleur à haute-température. Après avoir signé un protocole d’entente, les deux entreprises prévoient de commencer les opérations en 2022.
Remplacer le gaz fossile
Concrètement, la jeune pousse utilise une armée de miroirs, orientés via des algorithmes d’intelligence artificielle (IA), pour concentrer les rayons du soleil en un seul point. De quoi atteindre une température de plus de 1000°C et viser les procédés industriels, expliquait Heliogen fin 2019, lors de sa première présentation au public. Une technologie qui existait déjà – à Odeillo en France, un four solaire d’une soixantaine de mètres de haut est en service depuis 1969 – mais dont Heliogen s’est attaché à baisser les coûts.
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De quoi en faire une source d’énergie providentielle aux yeux de Rio Tinto, dont la mine à ciel ouvert de borates (des minéraux utilisés dans les lessives, les engrais ou le verre) s’étend sur près de 9 kilomètres carrés dans le désert de Mojave, en Californie. Elle produit de l’ordre d'un million de tonnes de minerais de borates raffinés par an.
Heliogen En 2019, Heliogen est parvenu à générer une chaleur utilisable de 1000°C sur son démonstrateur à Lancaster, en Californie © Heliogen
Pour l’instant, les deux entreprises restent discrètes concernant les détails de leur projet. Mais la chaleur concentrée par les miroirs devrait venir remplacer partiellement les centrales de cogénération au gaz naturel qui produisent la vapeur d’eau nécessaire au raffinage du minerai. Selon les chiffres présentés par les impétrants, la chaleur thermique devrait générer un peu moins de 16 000 kilos de vapeur d’eau par heure, pour diminuer ainsi les émissions de la mine (non dévoilées) de 7%. Un score qui pourrait grimper à 24% en mobilisant l’énergie fournie par Heliogen dans tous les recoins de la mine, chiffre Rio Tinto.
40 000 miroirs
La première étape est déjà un défi. Selon le site CNN Business, Heliogen devrait installer pas moins de 40 000 miroirs contrôlés à distance sur une surface équivalente à 100 terrains de football pour produire suffisamment de chaleur. Pour pallier l’intermittence de sa technologie, la start-up prévoit aussi de “stocker l’énergie sous forme de chaleur, pour lui permettre d’alimenter les opérations de nuit”, explique-t-elle dans un communiqué de presse. Sans détailler le système utilisé.
Après avoir obtenu le soutien financier de Bill Gates en 2019, ce partenariat avec un mastodonte de l’industrie minière est une deuxième carte de visite de poids pour la start-up et le secteur du solaire thermique à concentration. L’intérêt des industriels est là. Le seul Rio Tinto a prévu de dépenser un milliard de dollars pour réduire ses émissions d’ici 2025, et estime que ses besoins en chaleur pour les procédés comptent pour 14% de son empreinte carbone.
