Aussi abondante et renouvelable soit-elle, l’énergie solaire pose un problème. Il n’y a toujours pas de stockage à long terme efficace et bon marché pour l’énergie qu’il génère. L’industrie solaire est depuis quelque temps coincée dans cet aspect, mais au cours de la dernière année seulement, une série de quatre articles a présenté une nouvelle solution fascinante. Des scientifiques suédois ont mis au point un fluide spécialisé, baptisé Solar Thermal Fuel ou Combustible Solaire Thermique, capable de stocker de l’énergie solaire pendant plus de dix ans.
« Un carburant solaire thermique est comme une batterie rechargeable, mais au lieu de l’électricité, vous faites entrer la lumière du soleil et la chaleur, déclenchée à la demande », a expliqué un ingénieur travaillant avec ces matériaux au MIT.
Le fluide est en fait une molécule sous forme liquide que les scientifiques de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, s’emploient à améliorer depuis plus d’un an.
Cette molécule est composée de carbone, d’hydrogène et d’azote. Lorsqu’elle est frappée par la lumière du soleil, elle crée un phénomène inhabituel: les liaisons entre ses atomes sont réarrangées et se transforme en une nouvelle version énergisée de celle-ci, appelée isomère.
Comme une proie piégée dans un piège, l’énergie du soleil est ainsi capturée entre les fortes liaisons chimiques de l’isomère et y reste même lorsque la molécule se refroidit à température ambiante.
Lorsque l’énergie est nécessaire – par exemple la nuit ou en hiver – le fluide est simplement aspiré à travers un catalyseur qui ramène la molécule à sa forme originale, libérant de l’énergie sous forme de chaleur.
« L’énergie contenue dans cet isomère peut maintenant être stockée pendant 18 ans », déclare Kasper Moth-Poulsen, chercheur en nanomatériaux de l’université de Chalmers. « Et lorsque nous extrayons l’énergie et l’utilisons, nous obtenons une augmentation de chaleur supérieure à ce que nous avions osé espérer. »
Un prototype du système énergétique, placé sur le toit d’un bâtiment universitaire, a mis le nouveau fluide à l’épreuve et, selon les chercheurs, les résultats ont attiré l’attention de nombreux investisseurs.
Le dispositif d’énergie renouvelable sans émissions se compose d’un réflecteur concave avec un tuyau au centre, qui suit le soleil comme une sorte de parabole satellite.
Le système fonctionne de manière circulaire. En pompant à travers des tubes transparents, le fluide est chauffé par la lumière du soleil, transformant la molécule de norbornadiène (ça existe !) en son isomère piégeur de chaleur, le quadricyclane. Le fluide est ensuite stocké à température ambiante avec une perte d’énergie minimale.
Lorsque l’énergie est nécessaire, le fluide est filtré à travers un catalyseur spécial qui reconvertit les molécules en leur forme originale, réchauffant le liquide de 63° Celsius ou 113 ° F.
L’espoir est que cette chaleur puisse être utilisée pour les systèmes de chauffage domestiques, alimentant le chauffe-eau, le lave-vaisselle, le sèche-linge et bien plus encore d’un bâtiment, avant de retourner à nouveau sur le toit.
Les chercheurs ont soumis le fluide à ce cycle plus de 125 fois, en captant de la chaleur et en la laissant tomber sans dommage significatif pour la molécule.
« Nous avons réalisé de nombreuses avancées cruciales récemment et nous disposons aujourd’hui d’un système énergétique sans émissions qui fonctionne toute l’année », a déclaré Kasper Moth-Poulsen.
Après une série de développements rapides, les chercheurs affirment que leur fluide peut désormais contenir 250 wattheures d’énergie par kilogramme, ce qui est le double de la capacité énergétique des batteries Powerwall de Tesla.
Mais il reste encore beaucoup à faire. Avec les bonnes manipulations, les chercheurs pensent qu’ils peuvent obtenir encore plus de chaleur de ce système, au moins 110 ° C (230° F) de plus.
« Il reste beaucoup à faire. Nous venons de faire fonctionner le système. Nous devons maintenant nous assurer que tout est conçu de manière optimale », a déclaré Kasper Moth-Poulsen.
Si tout se passe comme prévu, Kasper Moth-Poulsen pense que la technologie pourrait être disponible pour une utilisation commerciale dans 10 ans.
https://www.sciencealert.com/scientists-develop-liquid-that-sucks-up-sun-s-energy
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/aenm.201703401
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ee/c8ee01011k
