Les manières d’utiliser l’énergie solaire sont très diverses. L’objectif des scientifiques aujourd’hui est de mettre au point un procédé qui aura à la fois un rendement élevé, un coût de fabrication et d’utilisation faible, et un bilan environnemental durable. La centrale solaire thermodynamique à concentration fait partie des solutions. Plus écologique que la centrale solaire photovoltaïque, ce processus conduit malheureusement à des pertes de chaleurs importantes qui impact fortement le rendement des installations, qui n’est pas à la hauteur des besoins et du coût que ces installations représentent. Après plusieurs années de recherche, les chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) ont mis au point un procédé qui pourrait révolutionner le secteur de l’énergie solaire thermodynamique, la galette carbone.
Les centrales solaires thermodynamiques à concentration
Le principe de concentration de l’irradiation solaire est connu depuis l’antiquité. Grâce à des miroirs réfléchissants ou des loupes, les rayons du soleil vont être concentrés et réorientés vers une cible. Les centrales solaires thermodynamiques utilisent une grande quantité de miroirs qui font converger les rayons solaires vers un fluide caloporteur chauffé à haute température. Ces miroirs réfléchissants vont suivre le mouvement du soleil afin de capter et de concentrer les rayonnements tout au long du cycle solaire quotidien. Le fluide, qui peut atteindre une température proche de 1000°C, alimentera ensuite des générateurs qui produiront de l’électricité ou alimenterons directement des procédés industriels. Cette technologie est également utilisée pour dessaler l’eau de mer.
Energie inépuisable et ne produisant ni déchet, ni gaz à effet de serre, l’énergie solaire thermodynamique est particulièrement bien adaptée aux pays dont l’ensoleillement direct est intense. L’Agence Internationale de l’Energie (AIE) prévoit une contribution de cette technologie à hauteur de 11,3% de la production de l’électricité mondiale à l’horizon 2050.
La galette carbone permet d’atteindre un rendement de 85%
Mis au point par les chercheurs du MIT, cette galette à base de carbone qui génère de la vapeur à partir de la lumière du soleil, permet d’atteindre des rendements très élevés. Elle est constituée d’une première couche poreuse et isolante en mousse de carbone et d’une seconde couche toujours poreuse en flocon de graphite qui va absorber la chaleur.
Lorsqu’un faisceau de lumière solaire concentrée touche la galette, le graphite s’échauffe. Il s’installe alors un gradient de pression qui va faire remonter l’eau par capillarité à travers les pores de la mousse de carbone. L’eau finit par se vaporiser dans la couche de graphite de sorte que la galette fonctionne comme une éponge qui, placée dans l’eau pendant une journée chaude et ensoleillée, peut continuellement absorber et évaporer du liquide. Par ailleurs, la couche de carbone sert aussi d’isolant, empêchant la chaleur de s’échapper de l’eau sous-jacente.
Les chercheurs ont constaté qu’avec un faisceau de lumière dont l’intensité était seulement 10 fois supérieure à celle d’une journée ensoleillée typique, ils pouvaient atteindre un taux de conversion record de 85 % de l’énergie solaire en vapeur. Il faut savoir que les miroirs utilisés dans les centrales solaires thermodynamiques permettent d’atteindre facilement ce niveau d’intensité.
Une technologie à suivre de près !
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