Les systèmes de production d’énergie renouvelable, comme les panneaux photovoltaïques, les éoliennes, les centrales géothermiques et hydrauliques, pourraient bientôt être enrichis par un nouveau dispositif : les panneaux hydrovoltaïques. En développement depuis plusieurs années, les cellules exploitant le phénomène d’évaporation de l’eau pourraient bien connaître un essor important dans un futur proche, notamment grâce aux avancées réalisées dans ce domaine par une équipe chinoise.
Dans la course aux énergies renouvelables, les panneaux photovoltaïques ont révolutionné en permettant de produire de l’électricité à partir de la lumière solaire. Une technologie qui n’est cependant pas applicable dans tous les environnements, notamment la nuit. Pour pallier ces limites, les scientifiques développent depuis plusieurs années un nouveau système qui exploite non pas l’énergie solaire, mais un autre phénomène naturel omniprésent : l’évaporation.
L’effet hydrovoltaïque : un énorme potentiel pour la production d’énergie renouvelable
Exploiter cet échange d’énergie qui a lieu partout sur la planète, même sans apport de lumière, présentait immédiatement un énorme potentiel en termes de production d’électricité. Théoriquement, l’évaporation naturelle qui affecte les lacs et autres réservoirs d’eau aux Etats-Unis pourrait ainsi produire 325 GW ! Les premiers prototypes de cellules hydrovoltaïques commencent donc à apparaître. Plusieurs stratégies ont été testées dans un premier temps en utilisant de l’eau hautement purifiée, circulant dans des dispositifs composés de nanofibres de silice, qui ont montré des résultats prometteurs pour transformer le phénomène d’évaporation en électricité. Récemment, le dispositif a été amélioré pour permettre l’utilisation de l’eau de mer.
Les dispositifs hydrovoltaïques se sont inspirés du pompage passif des plantes, où le transport de l’eau s’effectue grâce à la pression différentielle établie au niveau des microcapillaires par évaporation. Sur ce modèle, les ingénieurs ont construit des nanocanaux noyés dans un film de carbone, dans lesquels circule un fluide. En s’évaporant à travers ces nanofibres, le fluide génère une tension électrique soutenue. Un système ingénieux et innovant qui nécessite cependant un apport minimal d’énergie (solaire), un approvisionnement continu en eau et une faible humidité ambiante pour fonctionner de manière optimale. Des conditions encore trop contraignantes et que des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences ont réussi à lever.
Un circuit fermé qui permet de s’affranchir des contraintes extérieures
Afin de s’affranchir au maximum des conditions environnementales extérieures et de permettre l’utilisation de cellules hydrovoltaïques sous n’importe quel climat, les scientifiques ont en effet construit des cellules étanches à l’air à l’intérieur desquelles ont été placées des unités en papier de soie. et du noir de carbone. La production d’électricité est alors assurée par la circulation en circuit fermé d’une petite quantité d’eau au sein des capillaires du papier de soie.
Ce nouveau dispositif, appelé cellule hydrovoltaïque hermétique (HHC), a été présenté dans un article publié par la revue Nature Communications. Il promet l’utilisation de systèmes hydrovoltaïques dans n’importe quel environnement, qu’il soit sec ou humide, sans apport de lumière solaire. Ces cellules utilisent en effet uniquement la chaleur ambiante comme source d’énergie, permettant la production de vapeur à l’intérieur des cellules hermétiques.
Des tests ont révélé l’efficacité de ce système, avec une production autonome d’électricité pendant plus de 160 heures. Mais les chercheurs pensent que les cellules pourraient fonctionner aussi longtemps qu’elles le souhaitent, à condition qu’une source de chaleur soit disponible. En supprimant le besoin en eau, ce dispositif pourrait facilement être mis en œuvre dans des environnements extrêmes comme les déserts ou les zones tropicales, ou encore pour assurer la production d’électricité dans des régions très isolées.
Production d’électricité jour et nuit
De plus, les variations de température ne semblent pas ici affecter négativement le rendement électrique, bien au contraire. Ces variations permettraient de renforcer la circulation de l’eau au sein des cellules hermétiques, maintenant l’effet hydrovoltaïque et donc la production continue d’électricité.
Par rapport au photovoltaïque, ce nouveau dispositif présente donc l’avantage de pouvoir fonctionner de jour comme de nuit, sans être affecté par les conditions climatiques extérieures (vent, variations de luminosité, température et humidité). Une utilisation dans des environnements beaucoup plus spécifiques est également envisagée, comme lors de travaux en milieu souterrain (mines, tunnels…).
Les chercheurs mettent en avant la facilité de mise en œuvre et surtout le faible coût de ce type de dispositif. Autant de caractéristiques qui devraient assurer un bel avenir aux futurs panneaux hydrovoltaïques, permettant ainsi de compléter et de diversifier l’offre de solutions d’énergies renouvelables.
