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Installation solaire thermique

Combustible solaire : Production de combustible avec l'énergie solaire

Combustible solaire : Production de combustible avec l'énergie solaire

La génération de carburants solaires est un moyen de produire du carburant basé sur la génération de réactions chimiques utilisant le rayonnement de l'énergie solaire. Ces processus chimiques permettent de générer de l'énergie qui proviendrait autrement d'une source de combustible fossile ou de l'énergie nucléaire.

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Comment développer son entreprise/Activité ?

Un grand avantage de la production de combustible solaire est qu'elle peut être facilement transportée et stockée. Cependant, l'ajout d'une étape dans la génération d' énergie électrique (génération de carburant) implique une réduction de l'efficacité : l'ajout d'une étape supplémentaire entre le stockage d'énergie et la production d'électricité diminue drastiquement l'efficacité du processus global.

Le résultat est un carburant liquide généré à partir d'une source d'énergie renouvelable et durable.

Types de réactions chimiques solaires

Les réactions chimiques induites par le Soleil peuvent être divisées en :

réaction thermochimique

Une réaction thermochimique est une réaction chimique au cours de laquelle une transformation thermodynamique est subie. En d'autres termes, il s'agit d'une réaction qui génère ou absorbe de l' énergie thermique.

réaction photochimique

Les réactions photochimiques génèrent des interactions entre les atomes, les petites molécules et la lumière. En photochimie, il existe deux lois physiques très importantes :

  • La première loi de la photochimie stipule que la lumière doit être absorbée par un produit chimique pour qu'une réaction photochimique ait lieu.

  • La deuxième loi de la photochimie stipule que pour chaque photon de lumière absorbé par un système chimique, une seule molécule est activée pour une réaction photochimique.

Qu'est-ce que la chimie solaire ?

La chimie solaire fait référence à un certain nombre de processus possibles qui exploitent l'énergie solaire en absorbant la lumière du soleil dans une réaction chimique. L'idée est conceptuellement similaire à la photosynthèse chez les plantes, qui convertit l'énergie solaire en liaisons chimiques des molécules de glucose, mais sans utiliser d'organismes vivants.

Une approche prometteuse consiste à utiliser la lumière solaire focalisée pour fournir l'énergie nécessaire pour séparer l'hydrogène et l'oxygène de l'eau en présence d'un catalyseur métallique tel que le zinc.

Une autre approche consiste à prendre l'hydrogène créé dans ce processus et à le combiner avec du dioxyde de carbone pour créer du méthane. L'avantage de cette approche est qu'il existe une infrastructure établie pour transporter et brûler le méthane pour la production d' électricité, ce qui n'est pas vrai pour l'hydrogène.

Le principal inconvénient de ces deux approches est commun à la plupart des méthodes de stockage d'énergie : l'ajout d'une étape supplémentaire entre le stockage d'énergie et la production d'électricité diminue drastiquement l'efficacité du processus global.

Qu'est-ce que la photosynthèse artificielle ?

La photosynthèse artificielle est un processus chimique qui imite le processus naturel de la photosynthèse, qui convertit la lumière du soleil, l'eau et le dioxyde de carbone en glucides et en oxygène.

Le terme désigne généralement tout système permettant de capter et de stocker l'énergie solaire dans les liaisons chimiques d'un carburant (carburant solaire). La séparation photocatalytique de l'eau convertit l'eau en hydrogène et en oxygène. La réduction photochimique du dioxyde de carbone est un autre processus à l'étude et reproduit la fixation naturelle du carbone.

La recherche dans ce domaine comprend :

  • La conception et la construction de dispositifs de production directe de combustibles solaires

  • La chimie photoélectrique et ses applications dans les piles à combustible

  • L'ingénierie d'enzymes et de micro-organismes photoautotrophes pour les biocarburants microbiens et la production de biohydrogène à partir de la lumière du soleil.

Perspectives d'avenir pour le carburant solaire

L'un des enjeux actuels est le développement de la chimie catalytique multi-électrons impliquée dans la fabrication de carburants à base de carbone (comme le méthanol) à partir de la réduction du dioxyde de carbone.

Une alternative viable est l'hydrogène. Cette technique nécessite de maîtriser l'oxydation multi-électron de deux molécules d'eau en oxygène moléculaire.

Dans certains secteurs, il est prévu de travailler avec des centrales solaires à combustible dans les zones côtières métropolitaines d'ici 2050.

Les technologies de production d'hydrogène sont un domaine important des équipes de recherche en chimie solaire depuis les années 1970. Outre l'électrolyse pilotée par des cellules photovoltaïques ou photochimiques, divers procédés thermochimiques ont également été explorés.

Une autre approche utilise la chaleur des concentrateurs solaires pour entraîner le reformage à la vapeur du gaz naturel, augmentant ainsi le rendement global en hydrogène par rapport aux méthodes de reformage conventionnelles. Les cycles thermochimiques caractérisés par la décomposition et la régénération des réactifs présentent une autre voie de production d'hydrogène.

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Date de publication : 15 mai 2019
Dernier examen : 20 janvier 2022