La prochaine génération de collecteur d'énergie solaire

Société américaine de chimie

image : Ces échantillons de granit (à gauche) et de stéatite (à droite) pourraient aider à stocker la chaleur du soleil pour produire de l'électricité.Voir plus

Crédit : adapté de ACS Omega, 2023, DOI : 10.1021/acsomega.3c00314

La prochaine génération de technologies énergétiques durables pourrait être construite à partir de certains matériaux de faible technologie : les roches et le soleil. Grâce à une nouvelle approche connue sous le nom d'énergie solaire concentrée, la chaleur du soleil est stockée puis utilisée pour sécher les aliments ou créer de l'électricité. Une équipe rapportant à ACS Omega a découvert que certains échantillons de stéatite et de granit de Tanzanie sont bien adaptés pour stocker cette chaleur solaire, avec des densités d'énergie élevées et une stabilité même à des températures élevées.

L'énergie est souvent stockée dans de grandes batteries lorsqu'elle n'est pas nécessaire, mais celles-ci peuvent être coûteuses et nécessiter beaucoup de ressources pour être fabriquées. Une alternative de moindre technologie est le stockage d'énergie thermique (TES), qui collecte l'énergie sous forme de chaleur dans un liquide ou un solide, tel que l'eau, le pétrole ou la roche. Lorsqu'elle est libérée, la chaleur peut alimenter un générateur pour produire de l'électricité. Des roches telles que le granit et la stéatite sont spécifiquement formées à haute température et se trouvent dans le monde entier, ce qui pourrait en faire des matériaux TES favorables. Cependant, leurs propriétés peuvent varier considérablement en fonction de l'endroit où elles ont été formées dans le monde, ce qui peut rendre certains échantillons meilleurs que d'autres. En Tanzanie, les ceintures géologiques du craton et d'Usagaran se rencontrent et contiennent toutes deux du granit et de la stéatite. Ainsi, Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande et Thomas Kivevele de l'Institution africaine des sciences et technologies Nelson Mandela et de l'Université Ardhi ont voulu étudier les propriétés de la stéatite et du granit trouvés dans chacune de ces ceintures.

L'équipe a recueilli plusieurs échantillons de roche des ceintures et les a analysés. Les échantillons de granit contenaient une grande quantité d'oxydes de silicium, ce qui ajoutait de la résistance. Cependant, le granite du Craton contenait d'autres composés, dont la muscovite, qui sont susceptibles de se déshydrater et pourraient rendre la roche instable à des températures élevées. La magnésite a été trouvée dans la stéatite, ce qui lui a conféré une densité et une capacité thermique élevées. Lorsqu'ils ont été chauffés à des températures supérieures à 1800 degrés Fahrenheit, les échantillons de stéatite et le granit d'Usagaran n'avaient aucune fissure visible, mais le granit du Craton s'est effondré. De plus, la stéatite était plus susceptible de libérer sa chaleur stockée que le granit. Au total, la stéatite de Craton présentait les meilleures performances en tant que TES, capable d'absorber, de stocker et de transmettre efficacement la chaleur tout en conservant une bonne stabilité chimique et une bonne résistance mécanique. Cependant, les autres roches pourraient être mieux adaptées à une application TES à faible énergie, comme un séchoir solaire. Les chercheurs disent que bien que d'autres expériences soient nécessaires, ces échantillons sont prometteurs en tant que matériau de stockage d'énergie durable.

Les auteurs reconnaissent le financement des partenariats pour un engagement accru dans la recherche dans le cadre des académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine ; et l'Agence des États-Unis pour le développement international.

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ACS Oméga

10.1021/acsomega.3c00314

"Enquête expérimentale sur la stéatite et les roches de granit en tant que matériaux de stockage d'énergie pour la production d'énergie solaire concentrée et la technologie de séchage solaire"

17-Mai-2023

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