Système d'énergie solaire à zéolithe intéressant

Les molécules d'eau sont une substance omniprésente sur la planète. Or, selon les Nations Unies, plus de 2 milliards de personnes n'ont pas accès à l'eau potable et plus de 2,3 milliards de personnes, soit 30 % de la population mondiale, n'ont pas assez à manger toute l'année.

Des chercheurs de l'Université royale des sciences et technologies d'Abdullah (KAUST) en Arabie saoudite ont mis au point un système qui utilise la chaleur résiduelle des panneaux solaires pour extraire l'eau liquide de la vapeur d'eau présente dans l'air. Le système est un système autonome qui combine la production d'eau/d'électricité/la production agricole. Les résultats de l'étude sont publiés dans le numéro du 1er mars 2022 de la revue Cell Reports Physical Sciences.

L'énergie solaire est connue pour être inefficace, moins de 20 % de l'énergie solaire atteignant les panneaux solaires étant convertie en électricité. Le reste devient de la chaleur résiduelle générée au cours du processus de production d'électricité, ce qui réduit encore l'efficacité de l'électricité générée.

L'équipe de recherche a mis au point un système qui utilise cette chaleur résiduelle pour produire de l'eau. Le système utilise des hydrogels, sur lesquels l'équipe de recherche travaille depuis un certain temps. Les zéolithes sont des structures poreuses hautement hygroscopiques avec des structures polymères interconnectées qui peuvent stocker de grandes quantités de molécules d'eau à l'intérieur. Les zéolithes n'ont pas besoin de températures très élevées pour libérer de l'eau. La chaleur résiduelle dégagée par les panneaux solaires n'est qu'à environ 50 degrés Celsius au-dessus de la température de l'air, mais cela est suffisant pour libérer les molécules d'eau de l'hydrogel.

Le système développé peut être commuté entre deux modes. L'un est le mode de refroidissement, dans lequel l'hydrogel est toujours exposé à l'air extérieur. La nuit, l'hydrogel absorbe la vapeur d'eau de l'air et le lendemain, lorsque le soleil se lève, la chaleur résiduelle des panneaux solaires libère la vapeur d'eau. Utilisation de l'énergie thermique pour refroidir les panneaux solaires et augmenter l'efficacité de la production d'électricité.

En mode production végétale, l'hydrogel n'est exposé à l'atmosphère que la nuit et scellé le jour. Les molécules d'eau collectées la nuit s'évaporent et se condensent dans la chambre pendant la journée, produisant de l'eau liquide. Cette eau peut être utilisée comme eau d'irrigation pour les installations de culture.

Dans une expérience de démonstration de trois mois, les panneaux solaires ont augmenté leur production d'électricité en mode refroidissement jusqu'à 9,9 %. De plus, l'eau obtenue dans le mode de production végétale peut être utilisée pour faire pousser des cultures telles que le chou. L'électricité générée par les panneaux solaires n'est pas utilisée pour la production d'eau ou la croissance des plantes.

Le système peut produire deux ressources importantes, l'eau et l'électricité, en même temps, contribuant potentiellement au nexus eau/énergie/alimentation. Cependant, les chercheurs affirment que les PMA ont besoin de fonds suffisants pour acheter des solutions de haute technologie à ce stade. Tout en cherchant comment les installer à moindre coût, ils cherchent le soutien des gouvernements et des ONG, mais l'avenir est incertain.