Capter l’énergie solaire et la convertir en électricité en cas de besoin – jusqu’à 18 ans plus tard

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Capter l'énergie solaire et la convertir en électricité en cas de besoin - jusqu'à 18 ans plus tard
Convertir l'énergie solaire en électricité à la demande

Des chercheurs ont fait un pas en avant dans la mise au point d’un système énergétique permettant de capter l’énergie solaire, de la stocker jusqu’à 18 ans et de la restituer quand et où elle est nécessaire. Ils ont maintenant réussi à faire produire de l’électricité au système en le connectant à un générateur thermoélectrique, après avoir démontré précédemment comment l’énergie peut être récupérée sous forme de chaleur. Crédit : Université de technologie de Chalmers Daniel Spacek, neuroncollective.com

Les chercheurs à l’origine d’un système énergétique permettant de capter l’énergie solaire, de la stocker pendant dix-huit ans et de la restituer au moment et à l’endroit voulus ont franchi une nouvelle étape. Après avoir démontré comment l’énergie peut être extraite sous forme de chaleur, ils ont réussi à faire produire de l’électricité au système, en le connectant à un générateur thermoélectrique. A terme, la recherche – développée à Chalmers University of Technology, en Suède – pourraient déboucher sur des gadgets électroniques à chargement automatique qui utilisent l’énergie solaire stockée à la demande.

“C’est une façon radicalement nouvelle de produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire. Cela signifie que nous pouvons utiliser l’énergie solaire pour produire de l’électricité quels que soient le temps, l’heure de la journée, la saison ou la situation géographique. Il s’agit d’un système fermé qui peut fonctionner sans provoquer d’émissions de dioxyde de carbone”, explique le responsable de la recherche, Kasper Moth-Poulsen, professeur au département de chimie et de génie chimique de Chalmers.


Les chercheurs à l’origine du système d’énergie solaire MOST, qui permet de capter l’énergie solaire, de la stocker pendant 18 ans et de la restituer au moment et à l’endroit voulus, ont franchi une nouvelle étape. Après avoir démontré comment l’énergie peut être extraite sous forme de chaleur, ils ont réussi à faire produire de l’électricité au système, en le connectant à un générateur thermoélectrique compact. Ces recherches, menées à l’université de technologie de Chalmers, en Suède, pourraient à terme déboucher sur des gadgets autochargeurs alimentés à la demande par l’énergie solaire stockée. Crédit : Université de technologie de Chalmers

La nouvelle technologie est basée sur le système d’énergie solaire MOST – Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, développé à l’Université de technologie de Chalmers. Très simplement, la technologie repose sur une molécule spécialement conçue qui change de forme lorsqu’elle entre en contact avec la lumière du soleil. La recherche a déjà suscité un grand intérêt dans le monde entier lorsqu’elle a été présentée à des stades antérieurs.

La nouvelle étude, publiée dans Cell Reports Physical Science en mars 2022 et réalisée en collaboration avec des chercheurs de Shanghai, pousse le système d’énergie solaire un peu plus loin, en détaillant comment il peut être combiné avec un générateur thermoélectrique compact pour convertir l’énergie solaire en électricité.

L'énergie stockée sous forme liquide

Le système de stockage d’énergie solaire thermique moléculaire, Most, est un système énergétique fermé basé sur une molécule spécialement conçue de carbone, d’hydrogène et d’azote, qui, lorsqu’elle est frappée par la lumière du soleil, change de forme pour devenir un isomère riche en énergie – une molécule composée des mêmes atomes mais disposés différemment. L’isomère peut alors être stocké sous forme liquide jusqu’à 18 ans pour être utilisé ultérieurement en cas de besoin, par exemple la nuit ou en hiver. Crédit : Université de technologie de Chalmers, Per Erséus, Språng kommunikation

Une puce ultra-mince convertit la chaleur en électricité

Les chercheurs suédois ont envoyé leur molécule spécialement conçue, chargée d’énergie solaire, à leurs collègues Tao Li et Zhiyu Hu de l’université Jiao Tong de Shanghai, où l’énergie a été libérée et convertie en électricité à l’aide du générateur qu’ils ont développé là-bas. En fait, le soleil suédois a été envoyé à l’autre bout du monde et converti en électricité en Chine.

“Le générateur est une puce ultra-mince qui pourrait être intégrée dans des appareils électroniques tels que des casques, des smartwatches et des téléphones. Jusqu’à présent, nous n’avons généré que de petites quantités d’électricité, mais les nouveaux résultats montrent que le concept fonctionne vraiment. Il semble très prometteur”, déclare le chercheur Zhihang Wang de l’université de technologie de Chalmers.

Le système le plus énergétique

Associé à un générateur thermoélectrique de taille micrométrique, le système énergétique Most peut également produire de l’électricité sur commande. Crédit : Université de technologie de Chalmers Per Erséus, Språng kommunikation

Sans fossile, sans émissions

Cette recherche présente un grand potentiel pour la production d’énergie renouvelable et sans émissions. Mais beaucoup de recherchesIl reste encore beaucoup de temps et de développement avant que nous puissions charger nos gadgets techniques ou chauffer nos maisons avec l’énergie solaire stockée par le système.

“Avec les différents groupes de recherche inclus dans le projet, nous travaillons maintenant à rationaliser le système. La quantité d’électricité ou de chaleur qu’il peut extraire doit être augmentée. Même si le système énergétique est basé sur des matériaux de base simples, il doit être adapté pour être suffisamment rentable à produire, et donc possible à lancer à plus grande échelle”, explique Kasper Moth-Poulsen.

Laboratoire de Kasper Moth Poulsens

Les chercheurs Maria Quant et Zhihang Wang travaillant dans le laboratoire de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède. Crédit : Université de technologie de Chalmers, Per Erséus, Språng kommunikation.

En savoir plus sur la technologie Most

Le système de stockage d’énergie solaire thermique moléculaire Most est un système énergétique fermé basé sur une molécule spécialement conçue, composée de carbone, d’hydrogène et d’azote, qui, lorsqu’elle est frappée par la lumière du soleil, change de forme pour devenir un isomère riche en énergie, c’est-à-dire une molécule composée des mêmes atomes mais disposés différemment. L’isomère peut alors être stocké sous forme liquide pour être utilisé ultérieurement en cas de besoin, par exemple la nuit ou en hiver. Les chercheurs ont perfectionné le système au point qu’il est désormais possible de stocker l’énergie jusqu’à 18 ans. Un catalyseur spécialement conçu libère l’énergie économisée sous forme de chaleur tout en redonnant à la molécule sa forme initiale, de sorte qu’elle peut ensuite être réutilisée dans le système de chauffage. Désormais, en combinaison avec un générateur thermoélectrique de taille micrométrique, le système énergétique peut également produire de l’électricité sur commande.

Zhihang Wang

Post Doc Zhihang Wang, Département de chimie et de génie chimique, Université de technologie de Chalmers, Suède. Crédit : Université de technologie de Chalmers, Sandra Nayeri.

Référence : “Chip-scale solar thermal electrical power generation” par Zhihang Wang, Zhenhua Wu, Zhiyu Hu, Jessica Orrego-Hernández, Erzhen Mu, Zhao-Yang Zhang, Martyn Jevric, Yang Liu, Xuecheng Fu, Fengdan Wang, Tao Li et Kasper Moth-Poulsen, 2 mars 2022, Rapports de cellule Science physique.
DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100789

Kasper Moth Poulsen

Professeur Kasper Moth-Poulsen, Département de chimie et de génie chimique, Université de technologie de Chalmers, Suède. Crédit : Université de technologie de Chalmers, Oscar Mattsson.

En savoir plus sur la recherche et l’article scientifique

L’étude Chip-scale solar thermal electrical power generation est publiée dans Cell Reports Physical Science. L’article est rédigé par Zhihang Wang, Zhenhua Wu, Zhiyu Hu, Jessica Orrego-Hernández, Erzhen Mu, Zhao-Yang Zhang, Martyn Jevric, Yang Liu, Xuecheng Fu, Fengdan Wang, Tao Li et Kasper Moth-Poulsen. Les chercheurs sont actifs à l’Université de technologie de Chalmers en Suède, à l’Université Jiao Tong de Shanghai et à l’Université polytechnique de Henan en Chine, ainsi qu’à l’Institut des sciences des matériaux de Barcelone et au Département catalan de recherche et d’études avancées, ICREA, en Espagne.

Cette recherche a été financée par la Fondation Knut et Alice Wallenberg, la Fondation suédoise pour la recherche stratégique, le Conseil suédois de la recherche Formas, l’Agence suédoise de l’énergie, le Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre de l’accord de subvention CoG, PHOTHERM – 101002131, l’Institut catalan des études avancées (ICREA), et le programme-cadre Horizon 2020 de l’Union européenne dans le cadre de l’accord de subvention n° 951801.

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