Un dispositif hybride unique pour produire de l'électricité et stocker de l'énergie thermique de manière efficace et durable
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L’énergie solaire photovoltaïque est devenue l’une des sources renouvelables les plus importantes pour la production d’électricité dans le contexte de la transition énergétique, mais elle présente toujours des défis en raison de la production solaire intermittente et de la demande énergétique fluctuante. Par conséquent, des systèmes de stockage efficaces sont nécessaires pour assurer la disponibilité de l’énergie lorsque la demande augmente. Cependant, ces technologies ne fonctionnent toujours pas de manière optimale, principalement en raison de l’échauffement qu’elles subissent, ce qui affecte la production d’énergie et la durabilité des systèmes photovoltaïques. De plus, les technologies de stockage actuelles, telles que les batteries, reposent sur des matériaux non durables.
Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur de l'ICREA Kasper Moth-Poulsen du département de génie chimique de l' Universitat Politècnica de Catalunya — BarcelonaTech (UPC) de l' École d'ingénierie de Barcelone Est (EEBE) a développé une technologie pour répondre à ces deux problèmes. Il s'agit du premier dispositif hybride qui combine une cellule solaire en silicium avec un système de stockage innovant appelé MOST, qui signifie « systèmes de stockage d'énergie solaire thermique moléculaire ». Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Joule.
MOST est composé de molécules organiques qui, lorsqu'elles sont irradiées par des photons à haute énergie tels que la lumière ultraviolette, subissent une transformation chimique et stockent cette énergie pour une utilisation ultérieure. Une particularité du système est que ces molécules assurent également le refroidissement de la cellule photovoltaïque en agissant comme un filtre optique et en bloquant les photons qui provoqueraient normalement un échauffement et réduiraient l'efficacité du système. De cette manière, le dispositif permet à la fois la production d'électricité et le stockage d'énergie chimique.
Contrairement à d’autres technologies qui s’appuient sur des matériaux rares, le système MOST utilise des éléments communs tels que le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote, offrant ainsi une alternative de stockage d’énergie plus durable.
Améliorations de l'efficacité énergétique
Le nouveau dispositif améliore considérablement l'efficacité énergétique. Des tests expérimentaux ont permis d'atteindre un rendement de stockage d'énergie record de 2,3 % pour l'énergie solaire thermique moléculaire. L'intégration de ce système hybride permettra également de réduire la température des cellules photovoltaïques jusqu'à 8 °C, réduisant ainsi les pertes d'énergie dues à la chaleur et augmentant l'efficacité de 12,6 %. Le dispositif combiné fonctionne avec une efficacité d'utilisation solaire allant jusqu'à 14,9 %, ce qui représente une amélioration par rapport aux deux systèmes solaires hybrides fonctionnant indépendamment.
La combinaison de l’énergie photovoltaïque et du stockage thermique moléculaire permettra non seulement d’améliorer l’efficacité énergétique, mais également de réduire la dépendance aux combustibles fossiles et de minimiser l’impact environnemental associé à d’autres formes de stockage d’énergie, telles que les batteries basées sur des matériaux rares et polluants.