Une étude préliminaire sur la nouvelle technologie de production d’hydrogène solaire

Une équipe de recherche du MIT et du National Renewable Energy Laboratory (NREL) a développé et démontré avec succès une cellule thermophotovoltaïque (TPV) capable de convertir la chaleur plus efficacement que les turbines à vapeur conventionnelles, selon les rapports. l’électricité, et le coût est très faible. Cela a d’énormes implications pour les futures centrales électriques et le stockage de l’énergie du réseau.

Thermophotovoltaïque (TPV) convertit principalement la lumière de la longueur d’onde infrarouge en énergie électrique par effet photovoltaïque, et peut réaliser la méthode de stockage et de conversion de l’énergie. Les chercheurs prévoient d’intégrer de telles cellules TPV dans des batteries thermiques à l’échelle du réseau. Le système absorbera l’énergie excédentaire provenant de sources renouvelables telles que l’énergie solaire et stockera cette énergie dans un réservoir de graphite thermique hautement isolé. Lorsque de l’énergie est nécessaire, par exemple par temps nuageux, la batterie TPV convertit la chaleur en électricité et distribue l’énergie au réseau.

Comme nous le savons tous, la majeure partie de l’électricité humaine provient de l’énergie thermique, à savoir la combustion du charbon ou du gaz naturel, la fission nucléaire, la concentration de l’énergie solaire, qui est utilisée pour faire bouillir l’eau et faire tourner les turbines à vapeur pour produire de l’électricité. Au cours du dernier siècle et demi, il est devenu omniprésent dans le monde entier en tant que technologie mature, bien optimisée avec des forces et des limites connues.

L’une des limites est l’efficacité. Alors que certaines turbines ont réussi à convertir 60% de l’énergie d’une source de chaleur en électricité, la turbine moyenne ne fonctionne qu’à 35% d’efficacité. Une autre limitation est la chaleur, et les turbines à vapeur reposent sur des composants qui doivent fonctionner à certains seuils de température.

La nouvelle conception vise à capturer des photons de plus haute énergie à partir de sources à température plus élevée, grâce à l’utilisation de matériaux à bande interdite plus élevée et de jonctions multiples. Lors de tests entre 1900 degrés Celsius et 2400 degrés Celsius, les nouvelles cellules TPV ont maintenu une efficacité d’environ 40%. L’efficacité moyenne des premières cellules TPV était d’environ 20%, et le précédent record pour l’efficacité la plus élevée était de 32%.

Les résultats de recherche ci-dessus ont été récemment publiés dans la célèbre revue scientifique « Nature ».

Les chercheurs écrivent: « L’efficacité de 40% de TPV est remarquable car elle fait maintenant de TPV une technologie de moteur thermique capable de rivaliser avec les turbines. Une efficacité de 40 % est déjà supérieure à l’efficacité moyenne des moteurs thermiques à turbine aux États-Unis, mais ce qui rend les TPV plus attrayants que les turbines, c’est leur potentiel de coût inférieur, de temps de réponse plus rapides, de facilité d’entretien, de facilité d’intégration avec des sources de chaleur externes et de flexibilité du carburant.

Fonctionnant dans une plage de température « adaptée à la combustion du gaz naturel ou de l’hydrogène », la nouvelle technologie de moteur thermique est censée être prometteuse pour la prochaine génération de centrales électriques à faibles émissions qui peuvent fonctionner à moindre coût à partir de sources de combustion Extraire plus d’énergie. Dans le cas de l’hydrogène vert, une telle usine ne pourrait émettre aucun carbone.

Asegun Henry, professeur au département de génie mécanique du MIT et l’un des chercheurs du projet, a déclaré: « Les cellules photovoltaïques thermiques sont la dernière étape critique pour prouver que les batteries thermiques sont un concept viable. Elle est sur la voie de la promotion des énergies renouvelables et de la réalisation d’un réseau zéro carbone. étape absolument critique.