Projets FUTURS mettant en oeuvre l'énergie PHOTOVOLTAÏQUE
Le FILM solaire
Une ville qui produirait sa propre électricité ?
Exactement. Le film solaire est une sorte de film transparent et souple destiné à recouvrir, par exemple, des bâtiments. Ce film est composé d'une poudre de polymère organique contenant deux molécules : le poly(3-hexylthiophène), ou plus simplement P3HT, un polymère semiconducteur de type p (donneur d'électrons) , et le [6,6]-phényl-C61-butanoate de méthyle, ou PCBM, semiconducteur organique de type n (accepteur d'électrons).
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Molécule |
poly(3-hexylthiophène) |
[6,6]-phényl-C61-butanoate de méthyle |
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Formule brute |
C10H18S |
C72H14O2 |
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Structure chimique |
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https://carbon.physics.ncsu.edu/wp-content/uploads/2010/07/P3HT_struct.png
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:PCBM.png
Schéma du film solaire
https://www-dsm.cea.fr/var/cea/storage/images/vie-scientifique/faits-marquants-dsm/28-janvier-2009/schema-cellule-photovoltaique-pere-nanocristaux/7164-5-fre-FR/schema-cellule-photovoltaique-polymere-nanocristaux.jpg
Le film solaire pourrait produire 500 MW, c'est-à-dire suffisament pour alimenter 80 000 foyers français moyens.
Le solaire SPATIAL
Est-il possible de produire de l'énergie solaire 24h/24 et de la distribuer ensuite n'importe où à la surface du globe terrestre ?
La réponse est : OUI ! Grâce à un certain type de satellite. De satellites ? Eh bien oui, mais pas de quelconques satellites : ils doivent être équipés de panneaux photovoltaïques à très haut rendement. Le principe de fonctionnement du solaire spatial est simple :
les satellites reçoivent l'énergie solaire directement (sans qu'elle ait été altérée par l'atmosphère) puis envoient à des capteurs photovoltaïques au sol d'environ 100 m2 un rayon infrarouge. Seul hic, le laser traverse mal les nuages…
Autre solution, construire une grosse centrale spatiale qui utilise des micro-ondes pour le transfert d'énergie au sol. Là encore, quelques bémols : cela nécessite une antenne de 1 km et une surface de réception de 1 km2, et la mise en orbite de la centrale est beaucoup plus complexe.
Schéma du solaire spatial
https://www.futuralis.com/images/actualite-energie-solaire-spatiale.gif
Le photovoltaïque… sans Soleil !
https://www.electroiq.com/content/eiq/en/articles/pvw/2011/08/thermal-photovoltaics-exploit-nanostructuring-for-higher-efficiency/_jcr_content/leftcolumn/article/headerimage.img.jpg/1313160954100.jpg
Micro-réacteurs développés par l'équipe du MIT. Chacun contient des cristaux photoniques sur les deux faces planes, avec des tubes externes pour l'injection de carburant et d'air et les déchets d'éjection. A l'intérieur de la puce, le carburant et l'air réagissent et produisent de la chaleur jusqu'à des cristaux photoniques. Ces réacteurs ont une cellule photovoltaïque montée contre chaque face, pour convertir les longueurs d'onde émises en électricité.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont réussi à concevoir une nouvelle source d'énergie électrique qui pourrait bien trouver des applications disparates. Cette source consisite en un microréacteur au gaz qui, en chauffant, émet des rayons infrarouges perçus et changés en électricité par des capteurs photovoltaïques situés autour. Voilà l'énergie photovoltaïque… sans Soleil !
Le principe ne date pas d'aujourd'hui ; cependant la nouveauté est que le rendement n'atteignait jusqu'alors que 1 % tout au plus… Et les chercheurs l'ont fait augmenter jusqu'à 2,2 %, en recouvrant le microréacteur d'une couche de cristal photonique amplifiant les longueurs d'ondes émises pour lesquelles les capteurs sont les plus efficaces et diminuant les autres. Ce rendement reste relativement faible, mais "Nous espérons même atteindre un rendement de 4 % d'ici un an", affirme Peter Bermel, chercheur au MIT, confiant.
Les cristaux photoniques sont des structures périodiques de matériaux isolants modifiant la propagation des ondes électromagnétiques. Une longueur d'onde pouvant se propager dans le cristal photonique se nomme une mode (un ensemble de modes consécutifs s'appelle une bande). Un ensemble de longueurs d'ondes ne pouvant pas se propager à travers ce cristal est qualifiée de bande interdite (band gap en anglais)