![\"Large20150414.jpg\"](\"\/wp-content\/uploads\/201408\/Large20150414.jpg\" "\\"Large20150414.jpg\\"")
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L\u2019\u00e9nergie solaire cumule de nombreux avantages: illimit\u00e9e, disponible partout, propre et gratuite, elle pourrait subvenir 8\u2019000 fois \u00e0 nos besoins. Toujours plus ch\u00e8re que les \u00e9nergies fossiles, son co\u00fbt a cependant nettement diminu\u00e9 ces derni\u00e8res ann\u00e9es.<\/p>\n
Pourtant, un obstacle demeure: comme le vent, le soleil n\u2019est pas pr\u00e9sent 24h\/24. La nuit, ou par temps nuageux, les g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e9lectriques doivent combler ce manque. Pour Ib Chorkendorff, physicien \u00e0 la Danmarks Tekniske Universitet (DTU), si les pays veulent diminuer leur d\u00e9pendance envers les \u00e9nergies fossiles, il faut am\u00e9liorer le stockage des \u00e9nergies renouvelables.<\/p>\n
Une mani\u00e8re de stocker l\u2019\u00e9nergie est d\u2019utiliser l\u2019\u00e9nergie hydraulique, en remplissant d\u2019eau un r\u00e9servoir en altitude par pompage lorsque la demande en \u00e9lectricit\u00e9 est faible. Lorsque la demande augmente, l\u2019eau peut alors s\u2019\u00e9couler et actionner des turbines. Toutefois, les sites exploitables sont rares, et la construction des installations co\u00fbteuse. Pour les m\u00eames raisons, les batteries ne seront sans doute pas non plus utilis\u00e9es \u00e0 grande \u00e9chelle dans un futur proche.<\/p>\n
Mettre le soleil en bouteille<\/strong><\/p>\n C\u2019est ici qu\u2019entre en jeu \u00abl\u2019\u00e9nergie solaire thermique \u00e0 concentration\u00bb (Concentrating Solar Power, CSP). Ce syst\u00e8me utilise des rang\u00e9es de miroirs paraboliques dont les foyers sont travers\u00e9s par des tuyaux au sein desquels circule un fluide caloporteur. Une partie de ce fluide chauff\u00e9 par les rayons solaires passe dans un \u00e9changeur de chaleur et g\u00e9n\u00e8re de la vapeur qui active une turbine. Dans un deuxi\u00e8me \u00e9changeur, le fluide restant va chauffer une autre substance, en g\u00e9n\u00e9ral du sel fondu. La nuit, le fluide froid est r\u00e9chauff\u00e9 par le sel chaud et repasse \u00e0 travers le g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur pour continuer \u00e0 produire de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9. Le syst\u00e8me peut ainsi fonctionner en permanence.<\/p>\n Pour que le CSP concurrence les \u00e9nergies fossiles, son stockage doit \u00eatre moins on\u00e9reux et plus productif. Une possibilit\u00e9 serait d\u2019utiliser une seule substance pour le transfert de chaleur et le stockage. Ce dispositif \u00e9liminerait la n\u00e9cessit\u00e9 d\u2019un \u00e9changeur de chaleur, et pourrait m\u00eame accro\u00eetre l\u2019\u00e9nergie stock\u00e9e, augmentant le rendement et r\u00e9duisant les volumes. La centrale Archim\u00e8de en Sicile, d\u2019une capacit\u00e9 de 5 MW, o\u00f9 le sel fondu assure les deux fonctions, peut ainsi stocker des temp\u00e9ratures allant jusqu\u2019\u00e0 550 \u00b0C, contre 400 \u00b0C pour les centrales CSP utilisant des huiles de synth\u00e8se. Toutefois, Fabrizio Fabrizi, de l\u2019Agence italienne pour la recherche \u00e9nerg\u00e9tique (ENEA), explique que le rendement d\u2019Archim\u00e8de est limit\u00e9 par la n\u00e9cessit\u00e9 de chauffer les tuyaux, car les sels se solidifient en dessous de 240 \u00b0C. Des chercheurs ont mis au point des sels qui ont des points de fusion moins \u00e9lev\u00e9s, mais ceux-ci sont pour l\u2019heure trop on\u00e9reux.<\/p>\n Une tour de lumi\u00e8re<\/strong><\/p>\n Une autre possibilit\u00e9 est de se d\u00e9barrasser des miroirs paraboliques et d\u2019utiliser des r\u00e9flecteurs au sol pour concentrer les rayons du soleil sur un module de r\u00e9ception situ\u00e9 en haut d\u2019une tour. Ces \u00abtours solaires\u00bb, comme celle de la centrale Gemasolar dans le sud de l\u2019Espagne, d\u2019une capacit\u00e9 de 20 MW, utilisent du sel fondu \u00e0 la fois pour le transfert de chaleur et le stockage. Elles fonctionnent \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es que des centrales CSP traditionnelles, tout en n\u00e9cessitant moins de sel fondu. La nuit, le sel peut \u00eatre drain\u00e9 et maintenu \u00e0 l\u2019\u00e9tat liquide en utilisant relativement peu d\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n Au Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE de Fribourg-en-Brisgau, en Allemagne, des chercheurs explorent une solution alternative consistant \u00e0 faire fondre du sel solide plut\u00f4t qu\u2019\u00e0 augmenter la temp\u00e9rature de sel d\u00e9j\u00e0 fondu. Permettant de stocker plus d\u2019\u00e9nergie dans un volume donn\u00e9 et avec un diff\u00e9rentiel de temp\u00e9rature limit\u00e9, ce proc\u00e9d\u00e9 serait id\u00e9al pour la g\u00e9n\u00e9ration directe de vapeur, une forme de CSP peu co\u00fbteuse et tr\u00e8s productive qui utilise l\u2019eau pour le transfert de chaleur. Selon Verena Zipf, de l\u2019institut Fraunhofer, un prototype a \u00e9t\u00e9 construit\u00a0en collaboration avec un partenaire industriel et un mod\u00e8le fonctionnel pourrait \u00eatre commercialis\u00e9 d\u2019ici \u00e0 trois ans.<\/p>\n Hydrog\u00e8ne solaire<\/strong><\/p>\n L\u2019un des points forts de la CSP est sa capacit\u00e9 \u00e0 conserver une part d\u2019\u00e9nergie solaire pour un usage ult\u00e9rieur. Le photovolta\u00efque, actuellement plus populaire, ne pr\u00e9sente pas cette possibilit\u00e9, les rayons incidents \u00e9tant directement convertis en \u00e9lectricit\u00e9, plus difficile \u00e0 stocker. Pourtant, des chercheurs tentent actuellement de stocker cette \u00e9lectricit\u00e9 gr\u00e2ce aux liaisons chimiques des mol\u00e9cules d\u2019hydrog\u00e8ne.<\/p>\n L\u2019\u00e9lectrolyse est un proc\u00e9d\u00e9 utilisant l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 pour cr\u00e9er de l\u2019hydrog\u00e8ne. Lorsqu\u2019un courant \u00e9lectrique traverse de l\u2019eau (H2O), l\u2019anode, charg\u00e9e positivement, capte les \u00e9lectrons des atomes d\u2019hydrog\u00e8ne. Les mol\u00e9cules d\u2019eau se d\u00e9composent alors en mol\u00e9cules d\u2019oxyg\u00e8ne, attir\u00e9es par l\u2019anode, et en mol\u00e9cules d\u2019hydrog\u00e8ne, attir\u00e9es par la cathode, charg\u00e9e n\u00e9gativement. Bien que cette m\u00e9thode soit connue depuis plus de deux cents ans, la difficult\u00e9 consiste \u00e0 optimiser le pourcentage d\u2019\u00e9nergie \u00e9lectrique transform\u00e9e en liaisons chimiques. Dans la photosynth\u00e8se des plantes, celui-ci ne d\u00e9passe gu\u00e8re 1%. Les scientifiques cherchent \u00e0 d\u00e9velopper des appareils commercialisables permettant de r\u00e9aliser des pourcentages \u00e0 deux chiffres.<\/p>\n En septembre 2014, Michael Gr\u00e4tzel et ses coll\u00e8gues de l\u2019Ecole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (EPFL), en Suisse, ont annonc\u00e9 avoir converti 12,3% d\u2019\u00e9nergie solaire en hydrog\u00e8ne. Plut\u00f4t que de se servir de leurs cellules photovolta\u00efques \u00e0 pigments photosensibles pour g\u00e9n\u00e9rer de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9, ils les ont connect\u00e9es \u00e0 un \u00e9lectrolyseur contenant des \u00e9lectrodes de nickel et de fer.<\/p>\n A la DTU, Ib Chorkendorff, lui, veut cr\u00e9er un appareil permettant \u00e0 la fois de collecter de l\u2019\u00e9nergie et de produire de l\u2019hydrog\u00e8ne. Il s\u2019agit d\u2019un semi-conducteur fournissant des \u00e9lectrons et des charges positives \u00e0 des catalyseurs g\u00e9n\u00e9rant de l\u2019oxyg\u00e8ne et de l\u2019hydrog\u00e8ne. Son but est d\u2019utiliser deux semi-conducteurs diff\u00e9rents pour extraire le maximum d\u2019\u00e9nergie des photons rouges comme des photons bleus. \u00abDe tels syst\u00e8mes binaires sont d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9s sur des satellites, mais sont trop co\u00fbteux pour des surfaces importantes.\u00bb<\/p>\n Transformer le CO2 en gaz naturel<\/strong><\/p>\n L\u2019hydrog\u00e8ne ainsi produit pourrait \u00eatre utilis\u00e9 soit dans des piles \u00e0 combustible pour alimenter des v\u00e9hicules, soit dans des centrales \u00e0 gaz. Toutefois, certains chercheurs estiment que l\u2019\u00e9nergie stock\u00e9e dans l\u2019hydrog\u00e8ne pourrait servir \u00e0 fabriquer d\u2019autres combustibles. Le gouvernement allemand\u00a0a mis en place le projet \u00abiC4\u00bb, qui vise \u00e0 optimiser la transformation de dioxyde de carbone en gaz naturel par ajout d\u2019hydrog\u00e8ne. En utilisant un catalyseur \u00e0 base de nickel et un nouveau type de r\u00e9acteur, Bernhard Rieger, porte-parole d\u2019iC4, et ses coll\u00e8gues de la Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen ont augment\u00e9 de 65 \u00e0 95% la part de dioxyde de carbone convertie en m\u00e9thane. \u00abNotre proc\u00e9d\u00e9 est d\u00e9sormais commercialisable\u00bb, explique-t-il.<\/p>\n Mais pourquoi produire du m\u00e9thane si ce processus requiert lui-m\u00eame de l\u2019\u00e9nergie? Pour Bernhard Rieger, c\u2019est une question d\u2019infrastructure. Contrairement au m\u00e9thane, il n\u2019existe encore aucun syst\u00e8me d\u2019approvisionnement en hydrog\u00e8ne \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mondiale. Les pipelines adapt\u00e9s au m\u00e9thane, principal composant du gaz naturel, ne permettent pas le transport de gaz contenant plus de 4 ou 5% d\u2019hydrog\u00e8ne. Pour que l\u2019hydrog\u00e8ne devienne int\u00e9ressant, il faudrait investir dans un nouveau syst\u00e8me de pipelines. Il ajoute cependant: \u00abLes deux points de vue se d\u00e9fendent. Reste \u00e0 voir lequel l\u2019emportera.\u00bb Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 4).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Le potentiel maximal de l’\u00e9nergie solaire ne pourra \u00eatre exploit\u00e9 qu’une fois la question du stockage r\u00e9solue. 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