Le système énergétique MOST fonctionne de manière circulaire. D'abord, le liquide capte l'énergie de la lumière du soleil, dans un capteur solaire thermique sur le toit d'un bâtiment. Ensuite, il est stocké à température ambiante, conduisant à des pertes d'énergie minimales. Lorsque l'énergie est nécessaire, il peut être aspiré à travers le catalyseur pour que le liquide se réchauffe. Il est envisagé que cette chaleur puisse ensuite être utilisée dans, par exemple, systèmes de chauffage domestique, après quoi le liquide peut être renvoyé vers le toit pour collecter plus d'énergie - le tout totalement exempt d'émissions, et sans endommager les molécules. Crédit :Yen Strandqvist/Université de technologie de Chalmers
Un groupe de recherche de l'Université de technologie Chalmers, Suède, a fait de grands progrès vers le développement d'une molécule spécialement conçue qui peut stocker l'énergie solaire pour une utilisation ultérieure. Ces avancées ont été présentées dans quatre articles scientifiques, le plus récent paru dans Sciences de l'énergie et de l'environnement .
Il y a environ un an, l'équipe de recherche a présenté une molécule capable de stocker l'énergie solaire. La molécule, en carbone, hydrogène et azote, a la propriété unique que lorsqu'il est frappé par la lumière du soleil, il est transformé en un isomère riche en énergie, une molécule constituée des mêmes atomes, mais liés ensemble d'une manière différente.
Cet isomère peut ensuite être stocké pour être utilisé lorsque cette énergie sera ultérieurement nécessaire, par exemple, la nuit ou en hiver. Il se présente sous forme liquide et est adapté pour être utilisé dans un système d'énergie solaire, que les chercheurs appellent le système de stockage d'énergie thermique solaire moléculaire (MOST). Au cours de la dernière année, les chercheurs ont fait de grands progrès dans le développement de MOST.
Le groupe de recherche a développé un catalyseur pour contrôler la libération de l'énergie stockée. Le catalyseur agit comme un filtre, par lequel s'écoule le liquide, créant une réaction qui réchauffe le liquide de 63 degrés Celsius. Si le liquide a une température de 20 degrés C lorsqu'il est pompé à travers le filtre, il sort de l'autre côté à 83 degrés C. En même temps, il ramène la molécule à sa forme d'origine, afin qu'il puisse être ensuite réutilisé dans le système de réchauffement.
"L'énergie de cet isomère peut maintenant être stockée jusqu'à 18 ans. Et lorsque nous extrayons l'énergie et l'utilisons, nous obtenons une augmentation de chaleur supérieure à ce que nous osions espérer, " dit le chef de l'équipe de recherche, Kasper Moth-Poulsen, professeur au Département de chimie et de génie chimique.
Le professeur Kasper Moth-Poulsen au capteur solaire thermique, situé sur le toit du bâtiment MC2 de l'Université de technologie Chalmers. Crédit :Johan Bodell/Université de technologie de Chalmers
Durant la même période, les chercheurs ont également appris à améliorer la conception de la molécule pour augmenter ses capacités de stockage afin que l'isomère puisse stocker de l'énergie jusqu'à 18 ans. C'était une amélioration cruciale, le projet étant principalement axé sur le stockage d'énergie chimique. Par ailleurs, le système reposait auparavant sur l'utilisation du toluène chimique inflammable. Mais maintenant, les chercheurs ont trouvé un moyen d'éliminer le toluène potentiellement dangereux et d'utiliser à la place uniquement la molécule de stockage d'énergie.
Ces avancées signifient que le système MOST fonctionne désormais de manière circulaire. D'abord, le liquide capte l'énergie de la lumière du soleil, dans un capteur solaire thermique sur le toit d'un bâtiment. Ensuite, il est stocké à température ambiante, conduisant à une perte d'énergie minimale. Lorsque l'énergie est nécessaire, il peut être aspiré à travers le catalyseur pour que le liquide se réchauffe. Il est envisagé que cette chaleur puisse ensuite être utilisée dans les systèmes de chauffage domestique, après quoi le liquide peut être renvoyé vers le toit pour collecter plus d'énergie, le tout totalement exempt d'émissions, et sans endommager la molécule.
« Nous avons fait de nombreuses avancées cruciales récemment, et aujourd'hui, nous avons un système énergétique sans émissions qui fonctionne toute l'année, " dit Kasper Moth-Poulsen.
Le professeur Kasper Moth-Poulsen tenant un tube contenant le catalyseur, devant l'installation à ultra-vide qui a été utilisée pour mesurer le gradient de dégagement de chaleur dans le système de stockage d'énergie solaire thermique moléculaire. Crédit :Johan Bodell/Université de technologie de Chalmers
Le capteur solaire thermique est un réflecteur concave avec un tuyau au centre. Il suit la course du soleil dans le ciel et fonctionne de la même manière qu'une antenne parabolique, focalisant les rayons du soleil au point où le liquide passe à travers le tuyau. Il est même possible d'ajouter un tuyau supplémentaire avec de l'eau normale pour combiner le système avec un chauffe-eau conventionnel.
Les prochaines étapes pour les chercheurs consistent à tout combiner en un système cohérent. "Il reste beaucoup à faire. Nous venons de faire fonctionner le système. Maintenant, nous devons nous assurer que tout est conçu de manière optimale, " déclare Kasper Moth-Poulsen. Le groupe est satisfait des capacités de stockage, mais plus d'énergie pourrait être extraite, Kasper croit. Il espère que le groupe de recherche atteindra sous peu une augmentation de température d'au moins 110 degrés Celsius et pense que la technologie pourrait être utilisée commercialement d'ici 10 ans.
