COMMENT Étudier en Allemagne

  Système d'énergie solaire à effet oasis

  Système d'énergie solaire à effet oasis

Le photovoltaïque ingénieusement combiné à la production d'eau : Des chercheurs présentent un système qui fournit de l'énergie solaire et, grâce à un hydrogel absorbant, peut également puiser l'eau de l'air du désert pour alimenter les cultures. Les scientifiques affirment que le concept pourrait ainsi se transformer en une stratégie durable et rentable pour fournir de l'énergie, de l'eau et de la nourriture aux habitants des régions sèches éloignées.

Le soleil brûle du ciel toute la journée et assèche tout – en plus du manque de sources d'énergie, la pénurie d'eau est un problème majeur dans de nombreuses régions désertiques. Mais il y a aussi beaucoup d'eau là-bas, sous forme de vapeur d'eau dans l'air. L'humidité relative peut atteindre plus de 60 %, surtout la nuit. Transformer ce trésor d'eau en liquide utilisable est depuis longtemps un objectif des chercheurs. L'équipe de Peng Wang de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah d'Arabie saoudite à Thuwal a déjà développé des concepts prometteurs. Dans leur étude actuelle, ils précisent maintenant que les modules de production d'énergie solaire peuvent être efficacement combinés avec l'utilisation de l'humidité.

Ils appellent leur système nouvellement développé "Système de coproduction eau-électricité-cultures" (WEC2P). Il se compose d'un module photovoltaïque qui fournit de l'énergie solaire lorsqu'il est exposé au soleil. Comme on le sait, cette zone devient chaude à la lueur du soleil. C'est aussi un facteur qui limite l'efficacité - les cellules solaires chauffées au rouge fournissent moins d'énergie. Dans leur concept, les chercheurs ont maintenant utilisé la chaleur résiduelle du module solaire comme source d'énergie pour la production d'eau : il chauffe des unités d'un hydrogel spécial qui se trouvent directement sous la surface du module solaire. En conséquence, l'hydrogel libère l'eau qu'il a absorbée de l'humidité pendant la nuit.

L'électricité du soleil – et l'eau de l'air

Wang et son équipe avaient précédemment développé cet hydrogel spécial. Cette substance non toxique a une affinité extrêmement élevée pour l'eau : elle peut absorber tellement d'humidité de l'air ambiant qu'elle finit par se transformer en une solution liquide. Pour lui conserver sa forme, les chercheurs ont relié le sel à un polymère. Ce matériau peut ainsi absorber de grandes quantités d'eau tout en restant ferme - il forme ce qu'on appelle un hydrogel. Il peut alors restituer l'eau stockée sous forme de vapeur en la chauffant. 

Publicité

Avec le système WEC2P, tout fonctionne comme ceci : pendant la nuit fraîche et humide du désert, les unités d'hydrogel sous le panneau solaire sont exposées à l'air et absorbent ainsi l'humidité de celui-ci. Pendant la journée, le soleil amène les cellules solaires à produire de l'électricité et les réchauffe. La chaleur perdue est transférée aux unités d'hydrogel sous-jacentes, ce qui signifie qu'elles transpirent leur liquide stocké, pour ainsi dire. La vapeur résultante se condense ensuite dans une boîte métallique inclinée qui scelle le système au fond. Là, il peut enfin perler dans un récipient de collecte et être utilisé.

L'appareil, que les chercheurs ont construit pour démontrer le concept, est doté d'un panneau solaire de 60 centimètres de long et de 30 centimètres de large. Pour leurs expériences, ils l'ont associé à une boîte de sélection végétale dans laquelle 60 plants d'épinards d'eau ont été cultivés pendant deux semaines. Ils étaient alimentés exclusivement par l'eau prélevée dans l'air de l'usine. Comme l'ont montré les évaluations, en plus de générer de l'électricité, le système avait fourni deux litres d'eau en deux semaines. Les chercheurs rapportent que les plantes dans la boîte de propagation ont grandi et prospéré à merveille.

Comme ils le soulignent, il existe une autre utilisation possible du système en plus de la production d'eau : il peut être utilisé pour refroidir les cellules solaires. Pour ce faire, le réservoir de condensation est simplement ouvert pendant la journée afin que l'humidité des unités d'hydrogel puisse assurer efficacement le refroidissement par la transpiration. En conséquence, les panneaux solaires se sont refroidis jusqu'à 17 degrés Celsius et ont ainsi augmenté la production d'électricité jusqu'à près de dix pour cent, rapportent les scientifiques.

la production d'énergie et d'eau

Cependant, ils voient apparemment l'application la plus importante comme la combinaison de la production d'énergie et d'eau : "Une partie de la population mondiale n'a toujours pas accès à l'eau potable et à l'électricité verte, et beaucoup d'entre eux vivent dans des zones rurales au climat sec", déclare Wang . J'espère que notre design deviendra unsystème décentralisé d'énergie et d'eau pour éclairer les maisons et les usines d'eau », explique Wang. Afin de transformer la précédente conception de preuve de concept en un produit réel, l'équipe prévoit maintenant d'augmenter encore plus la capacité d'absorption d'eau de son hydrogel.