Le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a dévoilé un concept innovant qui pourrait exploiter jusqu’à 40 % de la chaleur du soleil pour produire de l’hydrogène propre. Cette approche promet d’être plus performante que les systèmes conventionnels dépendant des combustibles fossiles.
Hydrogène solaire : la promesse d’un carburant plus propre
L’équipe d’ingénieurs du MIT a mis au point un système similaire à un train à réaction alimenté uniquement par l’énergie solaire. Publié dans le Solar Energy Journal, ce concept vise à produire de l'”hydrogène thermochimique solaire”. Essentiellement, il exploite la chaleur du soleil pour diviser l’eau et produire de l’hydrogène. Il s’agit d’une source d’énergie propre capable d’alimenter des camions, des bateaux et des avions sans émettre de gaz à effet de serre.
Bien que l’hydrogène soit perçu comme une source d’énergie propre, il est actuellement produit principalement par des procédés faisant appel au gaz naturel et à d’autres combustibles fossiles. Par conséquent, cette “énergie verte” a en réalité une empreinte carbone considérable. Cependant, l’hydrogène thermochimique solaire offre une alternative totalement exempte d’émissions. Jusqu’à présent, le problème réside dans l’efficacité : les systèmes STCH actuels n’utilisent que 7 % de la lumière solaire incidente.
Le système « Train » du MIT
Contrairement aux systèmes conventionnels, la proposition du MIT estime que sa conception pourrait exploiter jusqu’à 40 % de la chaleur solaire pour produire de l’hydrogène. Cette nette amélioration de l’efficacité promet de réduire les coûts, faisant du système STCH une option abordable et évolutive pour décarboniser le secteur des transports.
La clé de ce système réside dans sa conception unique. Ressemblant à un train de réacteurs en forme de boîte dans un circuit, le système MIT optimise le processus d’oxydo-réduction (redox). Les réacteurs passent par une station chaude, où ils sont exposés à des températures pouvant atteindre 1 500 degrés Celsius. Ils passent ensuite dans une station plus froide, où ils produisent de l’hydrogène au contact de la vapeur.
Surmonter les défis techniques
Les versions précédentes du STCH étaient confrontées à deux défis principaux : récupérer la chaleur dégagée par les réacteurs et créer un vide énergétiquement efficace pour le processus de “désoxydation”. La conception du MIT propose des solutions ingénieuses à ces deux problèmes.
Pour maximiser l’efficacité thermique, les réacteurs situés de part et d’autre du circuit échangent de la chaleur entre eux. En outre, une deuxième série de réacteurs est introduite dans la direction opposée au premier “train”. Ces réacteurs supplémentaires, fonctionnant à des températures plus basses, évacuent l’oxygène des réacteurs internes, éliminant ainsi le besoin de pompes à vide gourmandes en énergie.
Après avoir effectué des simulations détaillées, les chercheurs du MIT ont constaté que leur conception pouvait faire passer l’efficacité de la production d’hydrogène thermochimique solaire de 7 % à 40 %.
Vers un avenir plus vert
L’équipe du MIT prévoit de construire un prototype du système pour le tester dans des installations de production d’énergie solaire concentrée dans les laboratoires du ministère de l’énergie. Ahmed Ghoniem, auteur principal de l’étude et professeur au MIT, souligne l’importance d’améliorer l’efficacité pour atteindre l’objectif du ministère de l’énergie de produire de l’hydrogène vert à 1 dollar le kilogramme d’ici 2030.
“Si nous y parvenons, cela pourrait changer radicalement notre avenir énergétique”, déclare Christopher Muhich, professeur de génie chimique à l’université d’État de l’Arizona.
Plus d’info mit.edu
