Energie solaire : un système hybride produit chaleur et électricité

L'énergieénergie solaire ne parvient pas vraiment à rayonner. En France, entre les choix politiques qui n'avantagent pas les entrepreneurs et une technologie qui ne parvient pas à supplanter les autres énergies renouvelables, et encore moins les énergies fossiles, le photovoltaïque est à la peine.

Pourtant, de nombreux scientifiques cherchent à améliorer les techniques d’exploitation de l’énergie solaire, dans le but de trouver un moyen de la stocker ou d'améliorer le rendement.

Au célèbre Massachussets Institute of Technology (MIT), deux jeunes scientifiques ont mis au point un système hybride qui convertit l'énergie solaire sous forme de chaleurchaleur et d'électricité. Ce procédé, présenté dans Solar Energy, améliore le rendement.

Électricité ou chaleur : faut-il choisir ?

Traditionnellement, les techniques employées permettent de convertir l'énergie solaire soit en chaleur (vapeur ou eau chaude), soit en électricité. Pour la transformation en chaleur, un des dispositifs utilisés est le thermosiphon. Ce système permet de réchauffer l'eau qui passe dans un tuyau au contact avec des panneaux. Le système repose sur la convectionconvection qui provoque le déplacement du liquideliquide caloporteurcaloporteur sans apport électrique.

Principe de fonctionnement d'un thermosiphon : l'eau est réchauffée par la chaleur du soleil (4). Elle monte pour arriver au sommet (3) du réservoir d'eau où l'eau chaude est en haut (2) et l'eau froide en bas (convection). L'eau chaude peut être utilisée (1), tandis qu'au fond du réservoir, l'eau froide part pour un cycle (5). Aucun apport électrique n'est nécessaire, le mouvement de l'eau s'effectue sous l'action de la chaleur. © Rainer Bielefeld, Wikipédia, cc by sa 3.0

Les miroirsmiroirs cylindroparaboliques (MCP) permettent, quant à eux, de produire de l'énergie sous forme d'électricité. Des miroirs concavesconcaves réfléchissent les rayons solaires qui convergent sur un tuyau rempli de liquide (en général une huile). À la sortie du système, ce liquide réchauffe la vapeur d'un générateurgénérateur, produisant ainsi un courant électricique.

L'idée des chercheurs du MIT est d'associer ces deux procédés. Pour cela, ils ont adapté le tuyau d'un MCP. Les rayons du soleilsoleil chauffent l'extérieur de ce tube à l'intérieur duquel sont plaqués des récepteurs thermoélectriques. Le gradientgradient de température entre la face froide de ce récepteur et la face chauffée par les rayons du soleil crée de l'électricité.

À ce stade, une grande quantité d'énergie est normalement perdue sous forme de chaleur. Mais grâce à l'hybridationhybridation, elle est récupérée et exploitée à l'aide d'un thermosiphon intégré.

Pertes économisées, rendement amélioré

Ainsi, on arrive à produire de l'électricité et de la chaleur. L'hybride procure de multiples avantages, comme le précise Nenad Miljkovic, un des auteurs de l'étude, contacté par Futura-Sciences : « Avec deux systèmes séparés, on aurait besoin de doubler la surface de collection de la chaleur. Les pertes augmenteraient. Le coût également ».

Cependant, cette solution n'est pas du tout appropriée pour une utilisation à grande échelle. En fait, le rendement électrique est assez faible, alors que celui de chaleur est élevé. « Ce système est très adapté pour des besoins élevés en chaleur mais faibles en électricité », rappelle Nenad Miljkovic. Son applicationapplication est ainsi destinée aux bâtiments résidentiels et commerciaux essentiellement.

Pour l'instant ce procédé hybride n'en est pas encore au stade de commercialisation et il n'est pas certain qu'il pourrait supplanter les systèmes actuellement utilisés pour l'usage domestique par exemple. Mais il devrait intéresser de nombreuses entreprises qui s'étaient d'ores-et-déjà penchées sur de tels projets.