Nanoparticules : des capteurs solaires plus efficaces

L’utilisation de minuscules particules de graphite – 1000 fois plus petites que la largeur d’un cheveu humain – pourrait selon des ingénieurs en mécanique de l’Université d’Etat de l’Arizona accroître l’efficacité et la rentabilité des centrales solaires.

De plus en plus de panneaux solaires photovoltaïques (PV) font leur apparition sur les toits, mais ils ne constituent pas nécessairement la meilleure solution en terme de puissance solaire.

"La grande limitation des panneaux photovoltaïques demeure qu’ils ne peuvent utiliser qu’une partie seulement de la lumière solaire, le reste venant à se transformer en chaleur, ce qui nuit au rendement des panneaux", explique Robert Taylor, étudiant diplômé en génie mécanique de l’Université d’Etat de l’Arizona.

Une alternative capable d’englober au maximum la lumière solaire, y compris la lumière que le PV ne peut utiliser, reste le capteur solaire thermique. Le but de ces capteurs qui prennent la forme de paraboles, de panneaux, de tubes sous vide, ou encore de tours solaires est de recueillir la chaleur qui pourra ensuite être utilisée pour faire bouillir l’eau, donc de la vapeur entraînant au final un générateur producteur d’électricité.

Pour augmenter davantage l’efficacité des capteurs solaires, Robert Taylor et ses collègues ont mixé des nanoparticules de la taille d’un milliardième de mètre dans des fluides calorifiques, habituellement utilisées dans les centrales thermiques solaires. Les chercheurs ont choisi des nanoparticules de graphite, en partie parce qu’elles sont noires et absorbent très bien la lumière, rendant les capteurs de chaleur plus efficaces.

Dans des essais en laboratoire avec de petits capteurs paraboliques, les chercheurs ont constaté que les nanoparticules accroissaient l’efficacité du collecteur thermique de 10% au maximum. "Nous estimons que cela représenterait jusqu’à 3,5 millions de dollars de revenus en plus par an pour une centrale électrosolaire de 100 mégawatts" a t-il précisé.

Qui plus est, ajoute R. Taylor, ces nanoparticules de graphite "sont bon marché" (moins de 1 dollar le gramme). Ainsi, 100 grammes de nanoparticules offrent la même surface de capture de chaleur équivalent à un terrain de football. "Il pourrait également être possible de filtrer les nanoparticules de suie, qui ont un potentiel d’absorption similaire, à partir des centrales à charbon pour une utilisation dans les systèmes solaires" a t’il ajouté. "Je pense que cette idée est particulièrement intéressante : utiliser un polluant pour produire une énergie propre et renouvelable."