Dans une avancée technologique prometteuse, une équipe de chercheurs de l’Université de Harvard a mis au point un dispositif solaire révolutionnaire. Ce système, qualifié d’autorégulé, peut décider par lui‑même s’il doit produire de la chaleur ou de l’électricité, en s’adaptant aux conditions climatiques locales, explique EcoInventos. Dévoilée par le Salata Institute at Harvard University, cette innovation pourrait transformer notre façon d’exploiter l’énergie solaire et résoudre un problème persistant d’inadéquation temporelle entre l’offre et la demande énergétiques.
Un système double et autorégulé
Le principal souci avec l’énergie solaire, c’est son intermittence et le décalage entre la production et les besoins immédiats. L’équipe dirigée par Raphael Kay et al. propose une solution différente. Plutôt que de recourir à des systèmes électroniques complexes, le dispositif joue sur un phénomène physique simple : le changement de phase de l’eau. Grâce à cette idée, il peut basculer de lui‑même entre production thermique et stockage thermique.
Sur le plan technique, le dispositif comprend une lentille de Fresnel, une cavité contenant de l’eau, une cellule photovoltaïque et une structure sous‑jacente destinée à un bâtiment. La lentille de Fresnel concentre la lumière de manière efficace, tandis que le cycle de condensation et d’évaporation de l’eau orchestre le passage entre les modes thermique et électrique.
Comment marche ce « commutateur » solaire ?
Le fonctionnement est passif. En mode « vapeur », l’eau s’évapore et la lentille concentre la lumière directement sur la cellule photovoltaïque, ce qui génère de l’électricité. En mode « condensé », l’eau forme une fine pellicule qui modifie l’effet optique de la lentille, laissant la lumière réchauffer l’intérieur du bâtiment. Cette adaptation automatique permet d’atteindre des performances notables, notamment jusqu’à 90 % de rendement en mode thermique.
Les essais expérimentaux montrent que la performance varie selon les conditions climatiques, en particulier la température extérieure. Plus la température extérieure est élevée, plus la lumière se concentre sur la cellule photovoltaïque, ce qui augmente la production électrique. Le dispositif présente aussi une faculté d’ajustement : on peut modifier le seuil de phase en changeant l’humidité interne, ce qui le rend viable pour des régions aussi différentes que Boston ou le sud de l’Espagne.
Les défis et les opportunités pour l’intégration
Malgré son potentiel, ce dispositif a des limitations. Il est sensible à l’angle d’incidence du soleil et demande des ajustements selon la localisation géographique et l’humidité ambiante pour garder un fonctionnement optimal. Sa conception simple et le faible recours à des matériaux complexes facilitent toutefois son intégration architecturale dans des éléments variés comme des façades, des toitures légères, des lucarnes ou des serres.
Son adaptabilité saisonnière ouvre des perspectives intéressantes pour réduire la dépendance énergétique des bâtiments. En régions tempérées, il servirait surtout à produire de l’électricité en été et du chauffage solaire en hiver, en phase avec les variations saisonnières de la demande. Il pourrait notamment contribuer à diminuer les besoins en climatisation en fournissant davantage d’électricité pendant les mois chauds.
Ce système permettrait de multiplier par cinq le rendement thermique par rapport aux systèmes photovoltaïques traditionnels, ce qui laisse entrevoir de grandes possibilités pour améliorer le bilan énergétique des serres ou équiper des véhicules où l’espace est limité. À terme, il pourrait s’intégrer dans des bâtiments disposant de systèmes énergétiques plus résilients, indépendants des infrastructures centralisées.
