Origine et histoire du Four solaire d'Odeillo
Le four solaire d'Odeillo témoigne de l'action du physicien Félix Trombe et de la recherche publique française dans le domaine de l'énergie solaire. Cette parabole de 50 mètres de haut, 60 mètres de large et 30 mètres de profondeur comprend 63 héliostats et fonctionne à l'énergie solaire ; il a été mis en service en 1969. Sa puissance thermique est d'un mégawatt et il concentre près de 10 000 fois la puissance du soleil, atteignant jusqu'à 3 300 °C sur un échantillon de carbone. Avec le four solaire de Parkent en Ouzbékistan, il figure parmi les deux plus grands fours solaires du monde. Le laboratoire associé doit sa renommée mondiale à son savoir-faire unique dans l'étude, par voie solaire, des phénomènes à haute température et du comportement des matériaux en conditions extrêmes. Les fours d'Odeillo et de Mont-Louis ont servi de modèles à l'international, montrant le potentiel et les usages de l'énergie solaire.
Le site est implanté à Font-Romeu-Odeillo-Via, en Cerdagne, dans les Pyrénées-Orientales, en région Occitanie. Il a été choisi pour la durée et la qualité de son ensoleillement direct (plus de 2 400 heures par an) et pour la pureté de son atmosphère liée à une altitude de 1 535 mètres et une humidité moyenne faible. À proximité se trouvent le four solaire de Mont-Louis, la centrale à tour THEMIS, l'implantation de Targasonne et la centrale linéaire Fresnel eLlo à Llo.
Le principe de fonctionnement repose sur la concentration des rayons solaires par des miroirs réfléchissants. Les rayons sont d'abord renvoyés par 63 héliostats orientables, puis dirigés vers un concentrateur en parabole qui les fait converger vers une cible quasi circulaire au sommet d'une tour. La tache solaire concentrée mesure environ un mètre de diamètre et atteint jusqu'à 10 000 "soleils", soit 1 × 10^7 W/m2 au centre. Le taux de concentration et la température obtenue peuvent être modulés en agissant sur le nombre et le choix des héliostats utilisés, sur l'ouverture des portes de protection du foyer et selon les conditions météorologiques locales, dont l'énergie directe normale varie environ de 0 à 1 100 W/m2 à Odeillo. La contribution des héliostats diffère selon leur position : les héliostats dits centraux, proches de l'axe optique, concentrent davantage que les plus éloignés, et ceux situés en bas du flanc de montagne, plus proches de la parabole (à partir de 104 m), produisent un faisceau moins étalé que ceux plus distants (jusqu'à 314 m).
Le four présente plusieurs avantages : il permet d'atteindre en quelques secondes des températures supérieures à 3 300 °C selon le procédé mis en œuvre. L'énergie solaire utilisée est gratuite et non polluante, sans émissions liées à la combustion ni résidus, car seul l'objet étudié est chauffé par rayonnement. Le coût de fonctionnement est faible : seules quelques kilowatts électriques sont nécessaires pour mouvoir les héliostats et obtenir jusqu'à 1 000 kW thermiques au foyer. L'installation autorise des chocs thermiques rapides et des chauffages en atmosphère contrôlée, permettant de reproduire des conditions telles que le vide spatial ou des rentrées atmosphériques.
Le four accueille des équipes du laboratoire PROMES du CNRS (UPR 8521), conventionné avec l'Université de Perpignan, pour des recherches sur les études thermiques à haute température, les systèmes caloporteurs, la conversion d'énergie et le craquage de l'eau pour produire du dihydrogène et d'autres carburants de synthèse. Les travaux portent également sur le comportement des matériaux en environnements extrêmes et trouvent des applications dans les industries aéronautique et aérospatiale ; des expériences peuvent être menées en atmosphère de grande pureté et des démonstrations de cuisson solaire sont proposées sur place.
Félix Trombe et son équipe réalisèrent en 1946 à Meudon une première expérience démontrant la possibilité d'atteindre rapidement de hautes températures dans un environnement très pur grâce à des miroirs concentrants, en vue d'obtenir des matériaux réfractaires plus performants. Un premier four solaire fut construit à Mont-Louis en 1949, puis un four de taille quasi industrielle fut conçu à Odeillo sur le modèle de Mont-Louis ; sa conception fut confiée à l'architecte Henri Vicariot et les travaux se déroulèrent entre 1962 et 1968. Après une orientation accrue vers la conversion de l'énergie solaire en électricité et l'hybridation industrielle durant la seconde moitié des années 1970, les travaux d'Odeillo contribuèrent à l'étude de la centrale THEMIS réalisée par EDF en 1983, dont l'expérimentation dura de 1983 à 1986. La fermeture de THEMIS aux expérimentations solaires entre 1987 et 2004 entraîna un recentrage du laboratoire sur l'étude des matériaux et la mise au point de procédés industriels, sous l'impulsion de Claude Dupuy de Crescenzo, et il devint le laboratoire de l'IMP.
Avec le retour des préoccupations énergétiques et environnementales, le laboratoire, aujourd'hui nommé PROMES, a réorienté ses travaux vers l'énergie et l'environnement tout en conservant son expertise en matériaux et procédés. PROMES mène des recherches sur les boucliers thermiques pour le spatial, sur des systèmes de production d'électricité avec stockage, sur la synthèse de carburants à partir de biomasse, sur l'extraction de dihydrogène par voie solaire et sur divers procédés de retraitement de déchets, y compris radioactifs. Le four est inscrit au titre des monuments historiques depuis mai 2009 et est labellisé "Patrimoine du XXe siècle".
Un centre d'information, initialement ouvert en 1990 sous le nom "Exposition du Grand Four Solaire d'Odeillo" puis rebaptisé "Héliodyssée" fin 2006, se trouvait sur le site ; il a été fermé au public le 31 octobre 2017 en raison d'un changement de gestionnaire, avec une réouverture éventuelle indiquée sur place, et des panneaux explicatifs restent accessibles à l'extérieur. Destiné à tous les âges, Héliodyssée proposait des informations sur l'énergie solaire et les travaux du CNRS ainsi que des ateliers éducatifs pour les classes primaires et les collèges, abordant les notions d'énergie renouvelable, de lumière et d'effet de serre.
