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Utiliser le sucre pour stocker l'énergie thermique

Des chercheurs ont combiné des alcools de sucre à des nanotubes de carbone pour créer un matériau capable de stocker de l'énergie renouvelable sous forme de chaleur.
Utiliser le sucre pour stocker l'énergie thermique
Alors que scientifiques et chercheurs continuent de chercher de nouveaux moyens de réduire la dépendance vis à vis des combustibles fossiles et de limiter les émissions de CO2, rares sont les études à porter sur le stockage de la chaleur. Par exemple, bien que de nombreuses recherches aient été consacrées à la collecte et à l'utilisation de l'énergie solaire et éolienne, peu d'études ont été menées pour déterminer comment stocker l'énergie excédentaire afin de pouvoir l'utiliser pendant les périodes de faible ensoleillement ou de vent faible.

Généralement, les solutions proposées sont loin d'être parfaites et reposent sur l'utilisation de batteries ou, dans certains cas, sur le stockage de l'énergie hydroélectrique par pompage. En fait, leurs inconvénients peuvent annuler tout avantage environnemental lié à l'utilisation d'énergie solaire et éolienne.

Une solution possible pour le stockage de l'énergie consiste à la convertir en énergie thermique et à la conserver dans des installations de stockage thermique qui se sont avérées généralement plus efficace, plus à même de capturer la chaleur dispersée et capables de fournir une énergie à un meilleur prix. Cependant, avant de pouvoir généraliser l'utilisation de l'énergie thermique, il est nécessaire d'effectuer des recherches pour développer une technologie de stockage à haute densité et économique.

C'est exactement ce qu'ont fait les chercheurs du projet SAM.SSA financé par l'UE.

Penser différemment

L'objectif du projet était de développer de nouveaux matériaux à changement de phase destinés aux applications de stockage saisonnier de l'énergie thermique à des températures moyennes. Les chercheurs souhaitaient que ces matériaux soient économiques, respectueux de l'environnement, sûrs et faciles à utiliser. En outre, ils devaient pouvoir offrir une solution de stockage à long terme présentant des niveaux plus bas de déperdition de chaleur que les solutions actuellement disponibles.

Cette approche était tout à fait innovante du fait que les matériaux à changement de phase n'étaient habituellement pas envisagés pour le stockage saisonnier de l'énergie thermique. Cela est dû à leurs densités énergétiques insuffisantes et à leur risque élevé de solidification pendant le stockage, un phénomène causé par une isolation incapable de maintenir des températures au-delà du point de fusion.

Le matériau magique

Pour le projet SAM.SSA, la solution miracle au problème lié à l'utilisation de matériaux à changement de phase était l'alcool de sucre, un déchet courant et disponible en abondance dans l'industrie alimentaire. Également connu sous le nom d'alliage moléculaire à base d'alcools de sucre (MASA), ce matériau permet d'ajuster le point de fusion et, par conséquent, d'augmenter considérablement la densité énergétique. Selon un article récent sur le projet, publié dans «The Journal of Physical Chemistry», les alcools de sucre, lorsqu'ils sont mélangés à des nanotubes de carbone, créent un matériau capable de stocker l'énergie renouvelable sous forme de chaleur.

Le projet a centré ses travaux sur les alcools de sucre car ils autorisent des niveaux élevés de surfusion, et limitent de ce fait le risque de solidification spontanée des matériaux à changement de phase. Ils réduisent également les besoins d'isolation, ainsi que les déperditions de chaleur en cas de stockage prolongé. Grâce à l'application d'un choc thermique local ou généré par ultrasons, la nucléation est induite, ainsi que la cristallisation qui s'ensuit. Ce processus permet une extraction simple et efficace de l'énergie à partir du système de stockage.

Poser les bases

Les chercheurs ont déterminé que, à une exception près, lorsque des nanotubes de carbone de différentes tailles sont mélangés avec deux types d'alcools de sucre (l'érythritol et le xylitol), le transfert de chaleur dans un mélange baisse lorsque le diamètre du nanotube diminue. Ils ont également constaté qu'en règle générale, des combinaisons de densité élevée entraînent un meilleur transfert de chaleur. Ces résultats sont importants car ils jettent les bases de la conception future des systèmes de stockage d'énergie à base d'alcool de sucre.

Au terme du projet, les chercheurs avaient créé un prototype préliminaire permettant de traiter l'alcool de sucre pur ou des mélanges d'alcool de sucre pour aboutir à la cristallisation. Des travaux sur les concepts de base d'autres prototypes étant déjà en cours, parallèlement à la définition de stratégies d'exploitation, les chercheurs du projet SAM.SSA sont optimistes quant à l'utilisation des résultats du projet MASA pour résoudre les problèmes de stockage de l'énergie thermique.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet SAM.SSA

Source: D'après des informations communiquées par le projet et des communiqués de presse

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Numéro d'enregistrement: 126326 / Dernière mise à jour le: 2016-09-26
Catégorie: Nouveaux produits et technologies
Fournisseur: ec