Une équipe de scientifiques a développé une innovation clé pour le stockage de l’énergie renouvelable : une molécule organique capable de stocker l’énergie solaire. Ensuite, elle peut être libérée sous forme de chaleur à la demande, sans batteries ni réseau électrique.
Cette énergie stockée dans ses liaisons chimiques est cruciale car elle peut rester stable pendant des années, et elle a même déjà été capable de faire bouillir de l’eau.
Cette avancée, publiée dans la revue Science, a été réalisée par des chimistes de l’Université de Californie à Santa Barbara (UCSB).
Comment fonctionne le système innovant pour le stockage de l’énergie solaire
La molécule s’appelle pyrimidone et son design est inspiré par l’ADN. En absorbant la lumière ultraviolette, elle se tord comme un ressort et reste piégée dans une configuration à haute énergie stable pendant des années.
Ensuite, en ajoutant un catalyseur, la molécule se détend et libère cette énergie stockée sous forme de chaleur. De plus, le processus est entièrement réversible.
En effet, en plus du stockage d’énergie, après avoir libéré la chaleur, cette molécule peut à nouveau être exposée au soleil et rechargée.
« Le concept est réutilisable et recyclable », a expliqué Han Nguyen, doctorante et auteure principale de l’étude.
« C’est similaire aux lunettes de soleil photochromiques. À l’intérieur, ce sont des verres transparents, vous sortez au soleil et ils s’assombrissent d’eux-mêmes. Ce changement réversible est ce qui nous intéresse, sauf que, au lieu de changer de couleur, nous voulons stocker de l’énergie », a-t-elle détaillé.
Ce qui la rend différente des panneaux solaires
Cette innovation se distingue des systèmes photovoltaïques conventionnels pour plusieurs raisons :
- Elle ne nécessite pas de batteries externes ni ne dépend du réseau électrique.
- Sa densité énergétique dépasse 1,6 mégajoules par kilogramme, presque le double d’une batterie au lithium standard.
- Le matériau peut être rechargé et réutilisé de manière pratiquement indéfinie.
- Elle évite de convertir la lumière en électricité pour ensuite la transformer en chaleur, un processus qui génère des pertes.
« Avec les panneaux solaires, vous avez besoin d’un système de batteries supplémentaire pour stocker l’énergie », a souligné Benjamin Baker, co-auteur de l’étude.
« Avec le stockage moléculaire de l’énergie solaire thermique, le matériau lui-même stocke cette énergie provenant de la lumière solaire », a expliqué le spécialiste.
L’équipe a décrit le système comme une « batterie solaire rechargeable » et a déjà démontré que la chaleur libérée est suffisante pour faire bouillir de l’eau.
« Faire bouillir de l’eau est un processus qui nécessite beaucoup d’énergie », a déclaré Nguyen. « Le fait que nous puissions le faire dans des conditions environnementales est un grand accomplissement ».
L’Espagne, également à l’avant-garde
Cette innovation n’est pas un phénomène isolé. À l’Université Polytechnique de Catalogne (UPC) à Barcelone, des chercheurs ont développé le premier dispositif hybride qui combine une cellule photovoltaïque avec un système MOST.
Les molécules qu’ils utilisent sont fabriquées uniquement avec du carbone, hydrogène, oxygène, fluor et azote. Elles ne nécessitent pas de matériaux rares ou coûteux, ce qui les rend plus accessibles et durables.
Le système remplit une double fonction : il stocke l’énergie solaire et agit comme filtre optique et agent réfrigérant pour la cellule solaire.
En absorbant les photons à haute énergie, les molécules se transforment et stockent cette énergie pour une utilisation ultérieure, tandis que la cellule fonctionne à des températures plus basses et avec une plus grande efficacité.
