Des chercheurs testent un réacteur solaire fonctionnant la nuit

Des chercheurs internationaux spécialisés dans le domaine de l’énergie solaire thermique ont testé avec succès un réacteur solaire fonctionnant à l’air, et capable de produire du combustible solaire tel que l’hydrogène et de fonctionner de jour comme de nuit – car il utilise de l’énergie solaire à concentration (CSP) pour stocker l’énergie thermique. Avec cette technologie, il devient possible d’obtenir de l’hydrogène sans CO2 – inoffensif pour le climat – ce qui n’est pas actuellement le cas puisque la production d’hydrogène se fait essentiellement à partir du gaz naturel. Le perfectionnement des réacteurs solaires resterait donc la clé pour un avenir 100% énergie « propre ». Au lieu de brûler du combustible fossile pour dégager toute la chaleur nécessaire au déclenchement du processus thermique, et obtenir des réactions chimiques comme la séparation de l’H2 (hydrogène) de l’H2O, les scientifiques ont testé différents types de réacteurs chauffés par CSP, qui utilisent des miroirs pour concentrer les rayons du soleil sur un capteur dédié. Afin d’atteindre une chaleur sans carbone et obtenir des réactions thermochimiques – qui peuvent fonctionner à des températures pouvant atteindre 1.500 °C – les chercheurs ont utilisé la chaleur directe du CSP comme une source d’énergie « propre ». Ils considèrent cette technologie comme plus efficace que l’électricité produite par le photovoltaïque ou l’éolien. Selon eux, il y aura un apport illimité de la lumière du soleil au cours des siècles, sans conséquences sur le climat, lorsque la thermochimie sera alimentée par l’énergie solaire. Le seul inconvénient par rapport à la combustion d’énergie fossile, demeure que le soleil doit aller « se coucher ».

Du solaire nocturne grâce au CSP

Aujourd’hui, un groupe de scientifiques du Centre aérospatial allemand (DLR) soutenu par le Laboratoire de technologie des aérosols et des particules du CPERI/CERTH en Grèce a développé et testé un nouveau réacteur solaire incluant le stockage afin qu’il puisse fournir de la chaleur en continue comme la méthode actuelle à combustion fossile, mais sans les émissions. Leur article, « Fabrication and testing of CONTISOL : A new receiver-reactor for day and night solar thermochemistry » a été publié en décembre 2017, sur Applied Thermal Engineering. « Dans le passé, les réacteurs solaires avaient des problèmes de fonctionnement la nuit à la disparition du soleil, ou même quand des nuages passaient devant« , a déclaré l’auteur principal du journal, Justin Lapp, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université du Maine. M. Lapp explique que lorsque la température baisse, il peut être nécessaire d’arrêter la réaction ou de ralentir le débit des réactifs, ce qui réduit la quantité des produits que vous en sortez. Si le réacteur s’arrête la nuit, il se refroidit, non seulement en gaspillant la chaleur résiduelle, mais en recommençant à zéro le lendemain matin.

Comment fonctionne CONTISOL ?

« L’idée principale du système CONTISOL était de construire un ensemble de deux réacteurs. L’un utilisant la lumière du soleil pour réaliser un traitement chimique. Et l’autre pour stocker l’énergie. » En combinant les capacités de stockage avec un réacteur solaire thermochimique, ils ont obtenu le meilleur des deux mondes, des températures stables 24 heures sur 24, mais aussi une source de chaleur des plus efficaces pour réaliser des réactions en direct, donc « vous n’avez pas autant de pertes dans un processus en plusieurs étapes entre la lumière du soleil et la réaction chimique qui se produit. » CONTISOL utilise un récupérateur d’air, basé sur le réservoir d’air volumétrique de la tour solaire test de Julich – DLR (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt), en mesure de chauffer l’air jusqu’à 1.100 °C. Ainsi, le dispositif récupère l’air de l’atmosphère et l’achemine à travers de petits canaux dans un matériau monolithique.