Des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont inventé une nouvelle structure en forme de feuille capable de collecter et de générer de l'énergie solaire photovoltaïque et de produire de l'eau douce, imitant le processus qui se produit dans de vraies plantes.
Baptisée « PV Sheet », l’innovation « utilise des matériaux à faible coût qui pourraient inspirer une nouvelle génération de technologies d’énergies renouvelables ».
Des études ont montré que les feuilles photovoltaïques « peuvent produire plus de 10 % d’électricité en plus que les panneaux solaires conventionnels, qui perdent jusqu’à 70 % de l’énergie solaire dans l’environnement ».
Si elle est utilisée efficacement, l’invention pourrait également produire plus de 40 milliards de mètres cubes d’eau douce par an d’ici 2050.
"Cette conception innovante a un grand potentiel pour améliorer considérablement les performances des panneaux solaires tout en étant rentable et pratique", a déclaré le Dr Qian Huang, chercheur émérite au Département de génie chimique et auteur de la nouvelle étude.
Les feuilles artificielles sont conçues pour éliminer le besoin de pompes, de ventilateurs, de boîtiers de commande et de matériaux poreux coûteux.Il fournit également de l’énergie thermique, s’adapte aux différentes conditions solaires et tolère les températures ambiantes.
"La mise en œuvre de cette conception de feuille innovante peut contribuer à accélérer la transition énergétique mondiale tout en relevant deux défis mondiaux urgents : la demande croissante d'énergie et d'eau douce", a déclaré Christos Kristal, chef du laboratoire des processus d'énergie propre et auteur de l'étude.» dit Markides.
Les feuilles photovoltaïques sont basées sur de vraies feuilles et imitent le processus de transpiration, permettant à la plante de transférer l'eau des racines vers l'extrémité des feuilles.
De cette façon, l'eau peut se déplacer, se distribuer et s'évaporer à travers les feuilles photovoltaïques, tandis que les fibres naturelles imitent les faisceaux veineux des feuilles et que l'hydrogel imite les cellules d'une éponge pour éliminer efficacement la chaleur des cellules solaires photovoltaïques.
En octobre 2019, une équipe de scientifiques de l’Université de Cambridge a développé une « feuille artificielle » capable de produire un gaz pur appelé gaz de synthèse en utilisant uniquement la lumière du soleil, du dioxyde de carbone et de l’eau.
Puis, en août 2020, des chercheurs de la même institution, inspirés par la photosynthèse, ont développé des « feuilles artificielles » flottantes capables d’utiliser la lumière du soleil et l’eau pour produire du carburant propre.Selon les rapports de l’époque, ces appareils autonomes seraient suffisamment légers pour flotter et constitueraient une alternative durable aux combustibles fossiles sans occuper de terrain comme les panneaux solaires traditionnels.
Les feuilles peuvent-elles être la base pour abandonner les carburants polluants et se tourner vers des options plus propres et plus vertes ?
La majeure partie de l'énergie solaire (>70 %) qui atteint un panneau photovoltaïque commercial est dissipée sous forme de chaleur, ce qui entraîne une augmentation de sa température de fonctionnement et une détérioration significative de ses performances électriques.L'efficacité énergétique solaire des panneaux photovoltaïques commerciaux est généralement inférieure à 25 %.Nous démontrons ici le concept d'une lame photovoltaïque hybride de polygénération avec une structure de transpiration biomimétique fabriquée à partir de matériaux respectueux de l'environnement, peu coûteux et largement disponibles pour un contrôle passif efficace de la température et une polygénération.Nous avons démontré expérimentalement que la transpiration biomimétique peut éliminer environ 590 W/m2 de chaleur des cellules photovoltaïques, réduire la température des cellules d'environ 26 °C à un éclairage de 1 000 W/m2 et entraîner une augmentation relative de l'efficacité énergétique de 13,6 %.De plus, les pales photovoltaïques peuvent utiliser en synergie la chaleur récupérée pour générer simultanément de la chaleur supplémentaire et de l'eau douce dans un seul module, augmentant considérablement l'efficacité globale d'utilisation de l'énergie solaire de 13,2 % à plus de 74,5 % et générant plus de 1,1 L/h. ./ m2 d'eau pure.
Heure de publication : 29 août 2023