Un générateur qui convertit l’énergie solaire en hydrogène, en oxygène et en chaleur avec une efficacité record

Dans Nature Energy, ces chercheurs avaient publié, en 2019, une étude sur un dispositif de production d’hydrogène à l’échelle du laboratoire. Ils avaient employé un simulateur solaire à haut flux du Laboratoire de science et d’ingénierie des énergies renouvelables (LRESE) de l’EPFL. En 2023, la même équipe a dévoilé les résultats de leurs études concernant ce système à grande échelle. Selon ces experts, cette nouvelle technologie de production d’hydrogène vert se montre prometteuse en termes d’efficacité. Elle pourrait être indispensable dans de nombreux domaines d’activité (industriels, commerciaux, résidentiels, médicaux…). Nous vous proposons d’en apprendre davantage sur cette invention à travers cet article.

Le principe de fonctionnement de ce système solaire à grande échelle

Cet appareil est constitué d’une antenne de 23 pieds ( 7m) de diamètre, capable de concentrer près de 1 000 fois la puissance du rayonnement solaire. Par ailleurs, il fonctionne comme un arbre artificiel. Il permet de produire de l’hydrogène par électrolyse à partir de l’énergie solaire. Plus précisément, l’eau (H2O) est conduite vers un réacteur doté de cellules photoélectrochimiques, alimentées par le rayonnement solaire. À l’intérieur de ce réacteur, les molécules d’eau sont scindées en hydrogène (H) et en oxygène (O). Ce processus de photosynthèse artificielle a la particularité de produire également de la chaleur. Au lieu de la jeter, cette dernière est traitée à l’aide d’un échangeur de chaleur pour la transformer en un sous-produit utile. Et le plus important est que ce système n’émet pas de dioxyde de carbone. Il assure une production de carburant vert.

Les spécificités de cette technologie de production d’hydrogène solaire

D’après Sophia Haussener, directrice du LRESE, ce convertisseur d’énergie solaire en hydrogène de démonstration serait le tout premier dans cette catégorie. À la différence des prototypes à l’échelle du laboratoire, ce système inclut l’ensemble des dispositifs et composants auxiliaires. Cela permet aux chercheurs de mieux estimer l’efficacité énergétique à laquelle ils peuvent s’attendre. En effet, une puissance de sortie supérieure à 2 kW a été observée. Le plafond de 1 kW constaté sur le réacteur pilote à l’échelle du laboratoire est largement dépassé. En plus de cette grande évolution, cette centrale solaire présente une efficacité record, selon les scientifiques. La production d’hydrogène enregistrée dans le cadre de ces travaux de recherche constitue un élément clé pour réussir le lancement de cette technologie sur le marché.

Les applications potentielles

Aujourd’hui, la société SoHHytec, issue du LRESE, a déjà commencé la commercialisation de cette innovation. Elle collabore avec une usine de production de métaux située en Suisse, qui a demandé le déploiement d’un système de démonstration d’une capacité de plusieurs centaines de kilowatts. L’hydrogène généré sera utilisé pour le recuit des métaux. La chaleur servira à produire de l’eau chaude à l’usine. Et l’oxygène sera livré dans les hôpitaux environnants pour des applications médicales.

Tous les produits obtenus ont leur utilité dans différents domaines. D’ailleurs, les chercheurs prévoient d’exploiter la chaleur produite pour fournir de l’eau chaude et du chauffage à des habitations et à des entreprises. Il serait également possible d’alimenter en hydrogène des piles à combustible, qui serviraient à recharger les véhicules électriques. Un jour, ce carburant propre pourrait même alimenter des camions et des avions. L’équipe de recherche de l’EPFL poursuit actuellement ses travaux, en vue de varier les usages de cette centrale solaire à grande échelle. Elle prévoit notamment de décomposer le dioxyde de carbone afin de générer des matériaux utiles. Plus d’informations : Nature Energy