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  L'Europe développe le premier carburéacteur solaire au monde
L'Europe développe le premier carburéacteur solaire au monde
Sénégal
01.04.2014 - 20:15
  • Les chercheurs sont parvenus pour la première fois à réaliser la totalité de la chaîne de production du kérosène renouvelable, en utilisant de la lumière concentrée comme source d'énergie à haute température. Le projet en est encore au stade expérimental, l'équivalent d'un verre de carburant ayant pu être produit en laboratoire par simulation du rayonnement solaire. Ces résultats laissent cependant espérer que l'on pourra un jour produire n'importe quel hydrocarbure liquide à partir de CO2, d'eau et de soleil.

    « Grâce à cette technologie, nous pourrons peut-être un jour produire en abondance un carburant plus propre pour les avions, les voitures et les autres moyens de transport. La sécurité énergétique pourrait s'en trouver grandement améliorée et l'un des principaux gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique pourrait ainsi être transformé en une ressource utile » a déclaré Máire Geoghegan-Quinn, commissaire européenne à la recherche, à l'innovation et à la science.

    Le procédé

    Dans un premier temps, on a utilisé de la lumière concentrée (simulant le rayonnement solaire) pour transformer du dioxyde de carbone et de l'eau en gaz de synthèse (syngas) dans un réacteur solaire à haute température (voir illustration ci-contre) contenant des matériaux à base d'oxyde de métaux mis au point à l'école polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zürich). Le syngas (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone) a ensuite été transformé en kérosène par Shell selon le procédé « Fischer-Tropsch ».

    Si la production de syngas au moyen du rayonnement solaire concentré en est encore à un stade peu avancé de développement, la filière de transformation du syngas en kérosène est déjà en train d'être déployée à l'échelle mondiale par des entreprises, dont Shell. La combinaison de ces deux filières pourrait permettre un approvisionnement sûr, durable et évolutif en carburant d'aviation ainsi qu'en diesel et en essence, voire en matières plastiques. Les carburants obtenus par le procédé Fischer-Tropsch sont déjà certifiés et peuvent être utilisés par les véhicules et avions actuels sans qu'il soit nécessaire de modifier le moteur de ces derniers ou leur infrastructure de ravitaillement.
    Le projet quadriennal SOLAR-JET lancé en juin 2011 est financé à hauteur de 2,2 millions d'euros par l'UE au titre du septième programme-cadre de recherche et de développement technologique. Il rassemble des organismes de recherche du monde universitaire et de l'industrie (ETH Zürich, Bauhaus Luftfahrt, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Shell Global Solutions et le partenaire de gestion ARTTIC).
    Au cours de la prochaine phase du projet, les partenaires entendent optimiser le réacteur solaire et déterminer si cette technologie peut fonctionner à une plus grande échelle et à un coût concurrentiel.

    La recherche de nouvelles sources durables d'énergie demeure une priorité dans le cadre du programme Horizon 2020, programme septennal de recherche et d'innovation de l'Union lancé le 1er janvier 2014. Dans l'appel à propositions pour une énergie « bas carbone » compétitive, publié le 11 décembre dernier, la Commission a proposé d'investir 732 millions d'euros sur deux ans dans ce domaine.
    L'appel comprend une rubrique sur le développement de la prochaine génération de technologies pour les biocarburants et les carburants de remplacement durables.



  • Des cellules solaires et des diodes en molybdénite

    Posted:Tue, 29 Apr 2014 05:05:32 GMTPosted:2014-04-29T05:05:32Z

    Après avoir réalisé une puce électronique, une mémoire flash et un capteur photographique, des chercheurs de l'EPFL démontrent une nouvelle fois le potentiel électronique de la molybdénite (MoS2) en créant des diodes émettant de la lumière ou l'absorbant pour produire de l'électricité.
    La molybdénite réserve encore des surprises. Après l'avoir utilisée pour réaliser une puce électronique, une mémoire flash et un capteur photographique, l'équipe d'Andras Kis, au Laboratoire d'électronique et structure à l'échelle nanométrique (LANES), poursuit l'étude de ce semi-conducteur aux propriétés très prometteuses. Elle vient de démontrer la possibilité de créer des diodes émettant de la lumière et des cellules solaires. La recherche est publiée aujourd'hui dans la revue ACS Nano.

    Les chercheurs ont réalisé plusieurs prototypes de diodes - composants électroniques ne laissant passer le courant électrique que dans un sens - composés d'une couche de molybdénite et d'une couche de silicium superposées. A leur jonction, chaque électron émis par le MoS2 se combine avec un « trou » - espace laissé vacant par un électron - du silicium. Les deux éléments perdent leurs énergies respectives, qui se transforment alors en photons. « Cette production de lumière est due aux spécificités de la molybdénite, et notamment au fait qu'elle est dotée d'un « gap » direct, explique Andras Kis. D'autres semi-conducteurs transformeraient cette énergie plutôt en chaleur. »

    Plus fort encore, en inversant le dispositif, il produit de l'électricité à partir de lumière. Le principe est le même : en atteignant la molybdénite, le photon éjecte alors un électron, créant ainsi un « trou » et générant un courant électrique. « La diode fonctionne comme une cellule solaire, décrit Andras Kis. Nos tests ont démontré une efficacité typique de plus de 4%. La molybdénite et le silicium agisse là véritablement en tandem. La première est plus efficace dans les longueurs d'ondes lumineuses visibles, tandis que le silicium agit plutôt dans le registre des infra-rouges, couvrant ainsi à eux deux le plus large spectre possible. »

    Les chercheurs vont étudier la possibilité de réaliser des leds et ampoules. Cette découverte pourrait surtout, dans un premier temps, permettre de réduire la dissipation d'énergie de certains dispositifs électroniques tels que les microprocesseurs, en remplaçant les fils de cuivre utilisés pour transmettre les données par des émetteurs de lumière.



  • Utiliser le soleil pour créer des matériaux à énergie solaire

    Posted:Thu, 24 Apr 2014 07:30:13 GMTPosted:2014-04-24T07:30:13Z

    Des chercheurs ont découvert un autre moyen d'exploiter le soleil non seulement comme seule source d'énergie, mais aussi pour fabriquer directement des matériaux solaires.
    Cette percée réalisée par des ingénieurs chimistes de l'Université de l'Oregon pourrait bien entraîner une réduction de coût dans l'énergie solaire, une vitesse accrue dans le processus de production, une utilisation de matériaux plus respectueux de l'environnement, et surtout faire que le soleil soit en mesure de produire à la fois des matériaux pour des dispositifs solaires et de l'énergie pour les alimenter.

    Les résultats ont été publiés dans la revue de la Royal Society of Chemistry (RSC), dont le travail est soutenu par la National Science Foundation.

    "Cette approche devrait fonctionner et s'avérer être respectueuse de l'environnement", a déclaré Chih-Hung Chang, professeur de génie chimique à l'université de l'Oregon et auteur principal de l'étude.

    "Plusieurs aspects du système devraient contribuer à réduire le coût de l'énergie solaire, et - quand ils seront largement utilisés -, notre empreinte carbone", a ajouté le Pr Chang. "Le dispositif pourrait fabriquer des matériaux solaires partout où il y a une ressource lumineuse disponible. De plus, dans le processus de fabrication des produits chimiques, il n'y aurait aucun impact sur l'énergie."

    Ce travail est basé sur l'utilisation d'un micro-réacteur "à flux constant" qui génère des encres à nanoparticules afin de constituer des cellules solaires par impression. Les approches existantes qui sont basées principalement sur des opérations par lots sont beaucoup plus longues et coûteuses.

    Dans ce procédé, les rayons du soleil sont focalisés sur le micro-réacteur solaire afin d'être chauffés rapidement, tout en permettant un contrôle précis de la température. Même si la lumière dans ce type d'expérience était émise artificiellement, ce processus pourrait être réalisé avec la lumière directe du soleil. "Notre système peut synthétiser des matériaux solaires en quelques minutes par rapport à d'autres processus qui peuvent prendre 30 minutes à deux heures", a affirmé le Pr. Chang. "Ce gain de vitesse de fonctionnement permet de réduire le coût."

    Pour réaliser ces expériences, les matériaux utilisés comprenaient du diséléniure de cuivre-indium. Toutefois, pour obtenir un coût moins élevé en matériaux, il serait aussi possible de considérer d'autres composants comme le sulfure d'étain zinc cuivre** a dit le Pr. Chang. Et pour rendre le processus capable de fonctionner 24 heures par jour, le soleil aurait aussi pour mission de produire des sels fondus. Ce dernier pourrait être utilisé plus tard comme source d'énergie dans le process de fabrication. Cette étape fournirait un contrôle plus précis dans la température de traitement nécessaire pour créer les matériaux solaires.

    Les cellules solaires en couche mince à base de films en chalcogénure ont déjà atteint un rendement solaire assez élevé de conversion d'énergie d'environ 20% en laboratoire ont annoncé les chercheurs, tout en étant plus économique que la technologie du silicium. D'autres améliorations sur l'efficacité devraient être également possibles.

    Un autre avantage de cette approche de l'énergie solaire en couche mince reste que les couches solaires absorbantes sont, en fait, très minces - environ 1-2 microns, au lieu de 50-100 microns des cellules classiques de silicium. Cela pourrait faciliter l'intégration de l'énergie solaire dans certaines infrastructures, en recouvrant de couches minces des fenêtres, des toitures ou des façades par exemples.

    ** Copper zinc tin sulfide (CZTS)