Les chercheurs proposent un nouveau concept d’ « hydricité » (1) visant à créer une économie durable non seulement produire de l’électricité avec de l’énergie solaire, mais aussi produire et stocker de l’hydrogène à partir d’eau surchauffée pour la production d’énergie en permanence.
« Le concept d’hydricité proposé représente une solution prometteuse dans la production d’électricité en continu et efficace», a déclaré Rakesh Agrawal, professeur émérite à l’Ecole d’ingénierie en chimie de l’Université de Purdue, qui a travaillé avec le doctorant Emre Gençer et d’autres chercheurs. « Le concept fournit une excellente occasion d’imaginer et de créer une économie durable pour répondre à tous les besoins humains, y compris en termes de nourriture, produits chimiques, transport, chauffage et électricité. »
L’hydrogène peut être combiné avec du carbone émanant de la biomasse agricole pour produire du carburant, des engrais et d’autres produits.
« Si vous pouvez emprunter le carbone de la biomasse durable et disponible, vous pouvez produire quelque chose: de l’électricité, des produits chimiques, du chauffage, de la nourriture et du carburant », a déclaré Rakesh Agrawal.
Les résultats sont détaillés dans un document de recherche qui apparaît cette semaine (14 décembre) dans l’édition en ligne des Proceedings of the National Academy of Sciences (Actes de l’Académie nationale des sciences)
L’hydricity ou hydricité utilise des concentrateurs solaires pour concentrer la lumière du soleil, produisant des températures élevées et de l’eau surchauffée pour faire fonctionner une série de turbines à vapeur génératrices d’électricité et des réacteurs pour séparer l’eau en hydrogène et oxygène. L’hydrogène serait stocké pour une utilisation la nuit pour surchauffer l’eau et faire fonctionner les turbines à vapeur, ou il pourrait être utilisé pour d’autres applications, ne produisant aucune émission de gaz à effet de serre.
«Traditionnellement la production d’électricité et la production d’hydrogène ont été étudiés dans l’isolement, et ce que nous avons fait est d’intégrer de manière synergique ces processus tout en les améliorant, » précise Rakesh Agrawal.
En surchauffant, l’eau est chauffée au-delà de son point d’ébullition – dans ce cas, entre 1000 à 1300 degrés Celsius – ce qui produit de la vapeur à haute température afin de faire fonctionner les turbines et aussi pour exploiter les réacteurs solaires pour diviser l’eau en hydrogène et oxygène.
« Dans le processus 24h/24, nous produisons de l’hydrogène et de l’électricité pendant la journée, stockons l’hydrogène et de l’oxygène, et puis quand l’énergie solaire n’est pas disponible, nous utilisons l’hydrogène pour produire de l’électricité en utilisant un cycle d’énergie issue de l’hydrogène basée sur les turbines », a déclaré Mohit Tawarmalani. « Parce que nous pourrions faire fonctionner tout cela en permanence, les turbines à vapeur fonctionnent en continu sans avoir besoin de les arrêter et redémarrer. En outre, notre processus combiné est plus efficace que le processus autonome qui produit de l’électricité et celui qui produit et stocke l’hydrogène. »
Le système a été simulé en utilisant des modèles, mais il n’y a pas de composant expérimental de la recherche.
« L’efficacité globale du soleil en électricité du processus de hydricity, en moyenne sur un cycle de 24 heures, s’approche des 35%, ce qui est presque le rendement atteint en utilisant les meilleures cellules photovoltaïques avec des batteries », a déclaré Gençer. « En comparaison, notre processus proposé stocke l’énergie thermo-chimiquement de manière plus efficace que les systèmes de stockage d’énergie conventionnelles, l’hydrogène coproduit a d’autres utilisations dans les industries du transport-chimie-pétrochimie, et contrairement aux batteries, l’énergie stockée ne se décharge pas au fil du temps et de la support de stockage ne se dégrade pas avec des utilisations répétées « .
Rakesh Agrawal souligne enfin que « le concept combine des processus déjà développés par d’autres chercheurs tout en améliorant ces processus existants. Les systèmes qui fonctionnent jour et nuit utilisent une grande partie du même équipement, leur permettant de s’enchaîner de façon transparente, ce qui représente un avantage par rapport à d’autres technologies solaires à base de batteries «
1) L’hydricité désigne l’utilisation double et complémentaire de l’hydrogène et de l’électricité comme devise de conversion d’énergie qui relie les sources d’énergie avec les services consommateurs d’énergie. Les sources d’énergie comprennent l’énergie solaire, éolienne, géothermique, et l’hydroélectricité. Les services consommateurs comprennent l’éclairage, le dessalement et la distribution d’eau, les machines pour la fabrication, l’infrastructure informatique et les transports.
