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Des planchers en bois « dopés » au silicium produisant de l’électricité à chaque pas

Des chercheurs suisses ont conçu un plancher en bois expérimental générant de l’énergie lorsqu’on marche dessus. Imprégné d’ions de silicium et de métal, il produit suffisamment d’énergie avec les pas humains pour alimenter des LED ou de petits dispositifs électroniques. En améliorant le rendement et en travaillant sur l’industrialisation du système, les chercheurs espèrent qu’il puisse un jour constituer une source d’énergie renouvelable supplémentaire à intégrer aux habitations.

Certains matériaux peuvent générer une charge électrique lorsqu’ils entrent en contact (puis sont séparés) avec un autre matériau du même type. Le phénomène en question est appelé « effet triboélectrique ». Les électrons sont transférés d’un objet à un autre et génèrent ainsi une charge. Les matériaux qui ont tendance à « donner » des électrons sont dits tribopositifs, et ceux qui ont tendance à en recevoir sont dits tribonégatifs.

Guido Panzarasa, de l’ETH Zürich, en Suisse, et ses collègues ont découvert que, bien que le bois se situe au milieu de ce spectre et ne laisse pas facilement passer les électrons, il peut être modifié pour générer des charges plus importantes.

Modifier les propriétés électriques du bois

L’équipe a infusé un panneau de bois avec du silicium, qui capte les électrons au contact d’un objet. Un second panneau a été infusé avec des nanocristaux d’imidazolate zéolitiques (ZIF-8), un composé contenant des ions métalliques et des molécules organiques — ces cristaux ont tendance à perdre des électrons. Ils ont appelé ce processus d’imprégnation « fonctionnalisation ».

L’équipe a constaté que ce traitement rendait un dispositif contenant les deux panneaux de bois 80 fois plus efficace que le bois standard pour transférer les électrons, ce qui signifie qu’il était suffisamment puissant pour alimenter des ampoules LED lorsque des pas humains compressaient le dispositif et mettaient les deux panneaux de bois en contact. Le plancher de bois ainsi obtenu devient un nanogénérateur triboélectrique (TENG). Les détails ont été publiés dans la revue Matter.

« Le défi consiste à fabriquer du bois capable d’attirer et de perdre des électrons. L’approche de la fonctionnalisation est assez simple et peut être mise à l’échelle industrielle. Ce n’est qu’une question d’ingénierie », a déclaré Panzarasa.

L’équipe a constaté qu’un échantillon de 2 centimètres sur 3,5 centimètres soumis à une compression de 50 newtons — un ordre de grandeur inférieur à la force d’un pas humain — était capable de générer 24,3 volts. Un échantillon plus grand, de la taille d’une feuille de papier A4, a pu produire suffisamment d’énergie pour alimenter des lampes LED domestiques et de petits appareils électroniques tels que des calculatrices. Panzarasa et son équipe espèrent maintenant mettre au point des revêtements chimiques pour le bois qui soient plus écologiques et plus faciles à fabriquer.

« Nous démontrons l’applicabilité de notre TENG en bois fonctionnalisé (FW-TENG) dans les bâtiments intelligents en l’utilisant pour alimenter des lampes domestiques, des calculatrices et des fenêtres électrochromiques », concluent les chercheurs dans leur document. Une innovation prometteuse, sachant que les applications présentées ici ne sont qu’un début.

Source : Matter

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Y a-t-il vraiment un intérêt à placer des panneaux photovoltaïques sur l’eau ?


Yohan Demeure, rédacteur scientifique

Au premier abord, le fait de poser des panneaux solaires sur l’eau peut sembler plutôt étrange. En réalité, les fermes photovoltaïques flottantes ont plusieurs avantages, dont l’économie de surface terrestre qu’il serait alors possible d’utiliser autrement.

Une économie d’espace

Le 14 juillet 2021, l’agence de presse Reuters relayait l’inauguration d’une nouvelle installation solaire géante à Singapour. Mise en place par la société Sembcorp, cette ferme photovoltaïque flottante dont la taille est impressionnante – 45 terrains de football – aura une mission très précise : fournir l’intégralité de l’énergie dont ont besoin toutes les centrales de traitement d’eau de la cité-État de 5,7 millions d’habitants. Dans un futur proche, Singapour devrait installer quatre autres centrales du même type.

Il faut dire que cette technologie est intéressante pour plusieurs raisons. La plus évidente est qu’en installant les panneaux sur l’eau, ces derniers n’occupent pas d’espace sur la terre ferme. Or, le solaire est habituellement très gourmand en terrain. En effet, s’il est possible d’installer des panneaux sur les toits des habitations, le rendement est bien meilleur lorsqu’il est question de plus larges surfaces. Différents projets de parcs solaires géants terrestres ont ainsi déjà vu le jour ces dernières années, par exemple en Australie et en Chine.

Dans le cas des pays dont le territoire est plutôt limité, installer des panneaux solaires peut devenir un véritable problème. Singapour a donc fait le choix d’une installation flottante et désire poursuivre dans cette voie. En Europe, certains pays comme l’Allemagne et les Pays-Bas s’intéressent aussi à ce genre de ferme solaire.

Un meilleur rendement

Si les pays limités en surface – et ayant un accès à la mer ou à un grand lac – peuvent également profiter du faible impact carbone et du coût de plus en plus compétitif de l’énergie solaire, les pays ayant un grand territoire pourraient également trouver un intérêt à installer des fermes solaires flottantes. En effet, l’objectif serait alors de ne pas monopoliser des surfaces qui pourraient servir autrement. Il peut par exemple s’agir de surfaces agricoles ou encore d’espaces naturels à valoriser et protéger.

Une autre raison peut être très attractive : leur rendement. En janvier 2021, des chercheurs singapouriens et néerlandais ont publié une étude affirmant que les fermes solaires flottantes ont un meilleur rendement que leurs équivalents terrestres. Il faut savoir que lorsque les panneaux chauffent, leurs performances diminuent. Or, la proximité de l’eau assure un meilleur refroidissement de l’installation et donc un maintien du niveau des performances.

Néanmoins, la conception des panneaux ainsi que leur future localisation ne doivent absolument pas être pris à la légère. En effet, ce type d’installation, en cas de mauvais calibrage, pourrait avoir un impact non négligeable sur la faune et la flore aquatiques. Mais une étude britannique parue en mai 2021 affirme que si les projets de fermes sont bien pensés, ceux-ci peuvent au contraire avoir un effet positif sur l’environnement. Les chercheurs affirment avoir mené de premières simulations montrant que le changement de température de l’eau induit par ces installations pourrait peut-être compenser celui causé par le réchauffement climatique.

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Monocristallin / polycristallin, quelles sont les différences ?

Les panneaux solaires peuvent ressembler à de simples objets plats, mais ce sont des pièces de technologie sophistiquées, fabriquées à l’aide de près d’une douzaine de composants individuels. De tous ces composants individuels, le plus important, et celui qui fait le travail de production d’électricité, est la cellule solaire. La cellule solaire, en elle-même, est un exploit d’ingénierie impressionnant – elle est incroyablement fine, parfois plus fine qu’un cheveu humain, et comprend plusieurs couches, chacune ayant un objectif différent dans la production d’électricité.

La plupart des cellules solaires disponibles sur le marché aujourd’hui sont fabriquées à partir de silicium – un matériau semi-conducteur excellent pour ce travail. Les cellules au silicium sont principalement de deux types différents – monocristallins et polycristallins. Discutons un peu plus de chacun d’eux, en quoi ils sont différents et ce que cela signifie en termes de performances.

Que sont les panneaux solaires monocristallins ?

Le terme « mono » signifie « simple », ce qui signifie que les cellules solaires sont fabriquées à partir d’un seul cristal. Grâce à l’utilisation d’un seul cristal de silicium pur, les monocellules ont un aspect plus uniforme, plus sombre et plus propre, contrairement aux cellules polycristallines

La structure uniforme du cristal signifie que les électrons peuvent se déplacer plus librement dans toute la cellule. Ce mouvement d’électrons plus facile signifie une meilleure production d’énergie par unité de surface de la cellule, ce qui est la définition exacte de l’efficacité. Les panneaux solaires monocristallins offrent fréquemment des rendements supérieurs à 20 %, ce qui est nettement supérieur aux panneaux polycristallins.

Que sont les panneaux solaires polycristallins ?

Également appelées multi-crystallines, les cellules solaires dans ce cas sont créées en chauffant ensemble de nombreux petits cristaux de silicium. De ce fait, l’apparence des cellules n’est pas uniforme et plusieurs cristaux sont visibles à la surface des cellules. Mais ce n’est pas seulement l’apparence qui est affectée par l’utilisation de plusieurs cristaux plus petits.

La non-uniformité de la structure crée des obstacles pour que les électrons se déplacent librement, également connus techniquement sous le nom de «limites de grains». Ce sont les limites des cristaux individuels que les électrons ne peuvent pas traverser librement. Un mouvement d’électrons plus restreint signifie moins de production d’énergie et donc moins d’efficacité. Selon la pureté des cristaux et d’autres facteurs, les cellules polycristallines ont des rendements allant de 15 à 18 %.

Choisir la bonne technologie

Il y a environ une décennie ou deux, les panneaux solaires polycristallins dominaient le marché. La raison? Coûts de production réduits, car il était plus facile d’utiliser des centaines de morceaux irréguliers de silicium que d’utiliser un seul gros morceau. Au fil des ans, cependant, grâce à la montée en flèche de la demande d’énergie solaire, la production à grande échelle a fait baisser les coûts de plus de 80 %. Par conséquent, les panneaux solaires monocristallins ne sont plus considérés comme « chers ».

En raison de leur efficacité élevée, ces panneaux peuvent fournir une plus grande puissance pour les toits de taille limitée ou éviter l’espace sur les toits ombragé par des arbres ou des bâtiments à proximité. Si vous achetez quelque chose avec une durée de vie de 25 ans ou plus, il est logique d’acheter le meilleur de la technologie.

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La batterie automobile de Thomas Edison

En 1898, Thomas Edison a développé une pile alcaline utilisant du fer pour la borne négative et de l’oxyde de nickel
pour la borne positive. L’électrolyte, une solution qui conduit l’électricité était l’hydroxyde de potassium, semblable aux piles nickel-cadmium et alcalines d’aujourd’hui. Les cellules étaient bien adaptés à un usage industriel et ferroviaire.

Bien qu’Edison ait eu une amitié étroite avec Henry Ford, Edison croyait aux voitures électriques. Il a promu le
voiture électrique plus propre, plus silencieuse et plus facile à conduire que les automobiles à essence.

L’Edison électrique

La société était le fournisseur de batteries de S.R. Bailey & Entreprise qui ne fabriquait que des automobiles électriques. L’entreprise a construit ces automobiles dans leur usine d’Amesbury, Massachusetts
de 1907 à 1915. Leur modèle de vitrine était le Phaeton électrique Bailey. Il a été présenté comme un véhicule pouvant parcourir 100 milles (160 kms) sur une pleine charge dans des conditions idéales. C’était très impressionnant puisque les voitures électriques à cette époque avaient une autonomie très limitée par charge de batterie.

Le 17 septembre, 1910, ils ont concouru avec des voitures à essence dans le défi : La course d’endurance de 1 000 milles. La tournée débuta au Touring Club of America situé sur Broadway et 76ème rue avec une montée finale jusqu’au mont Washington avant de revenir à domicile. Le Bailey a effectué sa première charge de batterie à Waterbury Conn.

La 3e nuit, le Bailey avait atteint Manchester en relevant le défi de la montagne du Pérou avec des routes accidentées et des pentes lourdes. Leurs concurrents à essence se moquaient de la petite voiture électrique prétendant qu’elles ne finaliserait jamais la courses . Mais la voiture électrique l’a fait.

La Bailey traversa Clairmont et Newport NH avec un arrêt de nuit à Plymouth pour recharger. Ils sont arrivés à l’Hôtel du mont Washington à Breton Woods avec seulement un léger retard par rapport à l’horaire prévue.

Après un repos à Breton Woods, les voitures ont été préparées pour leur ascension au sommet du mont Washington à 6 000 pieds d’altitude. C’était un site incroyable pour voir la voiture électrique avec seulement 2 ½ chevaux

Le New York Times s’est exclamé avec émerveillement devant la batterie qui alimentait ces voitures. « Il semble
incroyable que la puissance des hydrocarbures puisse être remplacé une force invisible capable d’être emmagasinée dans ces petits bidons d’aciers.

Malheureusement, l’électricité n’a pas pu suivre le rythme, les voitures à essence plus puissantes ont finalement remportées l’épreuve. Bailey a mis fin à la production de l’automobile électrique et Edison s’était également tourné vers d’autres technologies. Cependant, Edison a toujours conservé sa propre Bailey. On peut toujours la voir aujourd’hui au Thomas Musée Edison à West Orange, NJ.

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Les bâtiments peuvent maintenant être des capteurs solaires en soi!

Lorsque vous vous promenez dans l’atrium ensoleillé du Centre des congrès d’Edmonton ou apercevez le toit en pente spectaculaire de la bibliothèque Varennes dans la banlieue de Montréal, il n’est pas évident que ces bâtiments produisent de l’électricité. Après tout, aucun des panneaux solaires traditionnels n’a été installé sur le toit.

Mais les lucarnes semi-transparentes de l’atrium et les bardeaux du toit en pente sont plus qu’une simple protection contre les éléments – ce sont des systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). C’est-à-dire qu’ils sont faits de panneaux solaires.

C’est une solution présentée par Elon Musk, PDG de Tesla, qui a commencé à vendre des tuiles solaires aux États-Unis en 2017. Depuis lors, une gamme d’options fabriquées au Canada pour différentes parties des bâtiments est arrivée sur le marché et les installations ont vu le jour partout au pays pour montrer ce qui est possible.

Les puits de lumière en verre de l’atrium baigné de soleil du Centre des congrès d’Edmonton représentent la plus grande installation au Canada.

Qu’est-ce que le photovoltaïque intégré au bâtiment ?

Alors que les panneaux solaires traditionnels sont fixés aux bâtiments, les BIPV sont intégrés à l’extérieur en tant qu’éléments visuels.

Ils peuvent être tout ce qui est exposé au soleil : bardeaux, fenêtres, bardage, lucarnes, pergolas, balustrades de balcon. Une entreprise, Mitrex de Toronto, envisage même de les utiliser pour construire des serres et des écrans antibruit sur les autoroutes.

Les systèmes BIPV sont comme les autres panneaux solaires en ce sens qu’ils génèrent de l’énergie propre qui peut être utilisée pour l’alimentation de secours ou vendue au réseau. Mais ils doivent être conçus différemment pour remplir d’autres fonctions, comme se protéger du vent et de la pluie ou laisser entrer la lumière naturelle.

Pour cette raison, les panneaux BIPV sont disponibles dans une plus grande variété de formes, de tailles, de couleurs et de transparences.

Q- Pourquoi pourriez-vous utiliser BIPV au lieu d’installer des panneaux solaires traditionnels ?
R- Ils augmentent l’espace ou la surface disponible pour produire de l’énergie solaire.

Trouver l’espace pour installer des panneaux solaires traditionnels peut être difficile dans des endroits comme les villes. Pendant ce temps, « il y a tellement de surface vitrée inutilisée sur les gratte-ciel du centre-ville et les murs et fenêtres des bâtiments », a déclaré Adam Yereniuk, directeur des opérations de Kuby Renewable Energy, la société à l’origine de l’installation du BIPV dans le centre des congrès d’Edmonton, le plus grand du Canada, avec une capacité de 169 kW.

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Lithium, c’est quoi ça ?

Le lithium a été découvert en 1817 par Johan August Arfwedson. Celui-ci fit en effet la découverte d’un nouveau sel dans des minéraux de lépidotite, de pétalite et de spodumène. L’élément fut par la suite isolé par William Thomas Brande et Humphry Davy. On lui donna le nom de lithium, d’après le grec « lithos », « pierre », car il a été découvert dans des minéraux.

Propriétés du lithium

Le lithium métallique est blanc argenté. C’est un métal très réactif qui réagit notamment avec l’azote. Sa réaction avec l’eau est violente et dangereuse. Il est inflammable. La plage de températures où il se trouve à l’état liquide est exceptionnellement large. Ce métal est moyennement abondant dans la croûte terrestre, moins que le nickel et le cuivre. Plusieurs de ses propriétés physiques et chimiques sont plus semblables à ceux des métaux de terre alcaline qu’à ceux de son propre groupe. Il est caractérisé par une chaleur spécifique et une conductivité thermique très élevées, une basse viscosité ainsi qu’une faible densité. Le lithium métallique est soluble dans les amines aliphatiques à chaînes courtes, comme l’éthylamine. En outre, il est insoluble avec les hydrocarbures.

Utilisation du lithium

En tant qu’alcalin, le lithium possède de nombreuses applications industrielles. Il est par exemple utilisé pour le lustrage des porcelaines. Dans les piles alcalines, on l’emploie comme additif pour allonger la durée de vie de la pile. Certaines formes de soudage l’emploient aussi, comme le soudage au laiton. Il est également l’un des composants principaux des batteries lithium-ion (anode), notamment dans l’électronique mobile.

Dans le domaine de la santé, le lithium est utilisé depuis longtemps dans le traitement des troubles bipolaires. C’est le traitement de référence avec lequel les autres thymorégulateurs sont comparés. L’ion Li+ est le principe actif des sels de lithium utilisés mais les mécanismes d’actions précis sont encore sujets à débat.

Lithium et environnement

Le lithium métallique réagit avec l’azote, l’oxygène et la vapeur d’eau dans l’air. Dans ce cas, la surface du lithium devient une mixture d’hydroxyde de lithium (LiOH), de carbonate de lithium (Li2CO3) et de nitrure de lithium (Li3N). L’hydroxyde de lithium présente un risque potentiel significatif car il s’agit d’un composé extrêmement corrosif qui peut s’avérer nocif notamment pour les organismes aquatiques.

Le lithium est le métal le plus léger. Dans le tableau périodique des éléments, il est également le premier alcalin.

  • Symbole : Li
  • Numéro atomique : 3
  • Électrons par niveau d’énergie : 2, 1
  • Masse atomique : 6,941 u
  • Isotopes les plus stables : 6Li stable avec trois neutrons (7,5 %), 7Li stable avec quatre neutrons (92,5 %)
  • Série : métal alcalin
  • Groupe, période, bloc : 1, 2, s
  • Densité : 0,534
  • Point de fusion : 180,5 °C
  • Point d’ébullition : 1.342 °C
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L’énergie solaire est maintenant l’énergie la moins chère

Un rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), publié à la fin de 2020, conclut que, pour la majorité des pays développés, l’énergie solaire est maintenant moins chère et donc plus rentable que celle produite avec du gaz naturel ou du charbon. De plus, dans son rapport, l’Agence souligne qu’elle avait surestimé les coûts de production d’énergie solaire et que ceux-ci étaient, en fait, 20 à 50 % moins élevés qu’elle ne l’avait évalué l’an dernier.

Selon l’Agence, ce sont les progrès technologiques et les mécanismes de soutien qui ont fait baisser les coûts liés à la production de l’énergie solaire. Le rapport conclut que l’énergie solaire, la plus abordable, coûte maintenant 20 $ par mégawattheure à produire. Pour arriver à ce chiffre, certaines conditions doivent cependant être réunies, comme l’accès à des subventions gouvernementales. Ainsi, les coûts de développement et de production sont grandement diminués. Par exemple, il en coûte beaucoup moins cher de produire de l’énergie solaire en Chine qu’aux États-Unis parce que le gouvernement chinois encourage énormément le marché solaire par des mécanismes de soutien des revenus comme des prix garantis. Résultat, les coûts de production d’énergie solaire aux États-Unis sont 50 % plus élevés qu’en Chine.

Au Québec, nous produisons notre énergie avec la force de l’eau en mouvement. L’hydroélectricité reste, selon l’Agence, la plus grande source d’énergie renouvelable en ce moment, mais le solaire connaît la plus grande croissance annuelle, suivi de l’éolienne, autant terrestre qu’en mer. Fait intéressant à souligner, pour produire un mégawattheure, il en coûte à Hydro-Québec la même somme que celle énoncée dans le rapport pour le solaire soit 20 $. Toutefois, le solaire est moins efficace quand il pleut ou quand le ciel est nuageux. L’hydroélectricité fonctionne toute l’année, peu importe les conditions météorologiques. Pour le solaire, il est utile d’avoir une pile pour emmagasiner l’énergie pour les jours sans soleil. Dans le cas de notre électricité, ce sont les réservoirs contenus par les barrages qui font office de tampon en cas de sécheresse.

C’est quand même une excellente nouvelle pour les pays en développement qui songent à bâtir des centrales au charbon ou au gaz naturel pour produire leur électricité. Elles ont maintenant la possibilité de choisir une énergie verte, renouvelable et économiquement viable. À condition d’avoir annuellement une grande quantité d’heures d’ensoleillement et… des batteries.

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Dois-je nettoyer mes panneaux solaires? Puis-je le faire moi-même ou ai-je besoin d’un professionnel?

Ne vous embêtez pas à sous-traiter à moins que vous n’ayez un très grand panneau solaire et / ou que vous n’ayez pas accès aux ressources ou à la capacité physique de gérer cela vous-même. Une étude de l’Université de Californie à San Diego a révélé qu’en moyenne, les panneaux photovoltaïques installés à des angles supérieurs à 5 degrés perdaient moins de 0,05% d’efficacité par jour. Les toits de maison conventionnels sont inclinés avec une pente de 4:12, soit 18,4 degrés et beaucoup d’angle pour permettre à l’accumulation de saleté de se laver avec une bonne pluie.

Dans la plupart des cas, engager un service de nettoyage est un gaspillage d’argent qui ne réalisera probablement pas le retour sur investissement en terme d’amélioration d’efficacité énergétique.

Une quantité importante de saletés est nécessaire avant d’affecter l’efficacité de votre générateur photovoltaïque. Comme par exemple beaucoup d’excrément d’oiseau bloquant une partie du panneau photovoltaïque. Ou une accumulationde de poussière ou de saleté séché par manque de pluie. En ce qui concerne les tempêtes de neige recouvrant vos panneaux, il sera plus sûr d’attendre que la neige s’envole ou fonde d’elle-même si cela peut se faire rapidement.

Il est généralement recommandé de procéder au nettoyage des panneaux solaires tôt le matin, plus tard dans la soirée ou sous un ciel nuageux. L’avantage du nettoyage tôt le matin peut être la présence de résidus de rosée, qui auront détaché toute saleté que vous souhaitez enlever. Enfin, gardez à l’esprit que si vous nettoyez les panneaux pendant la chaleur d’une journée chaude, le soleil peut sécher les panneaux rapidement et laisser des stries indésirables que vous devrez ensuite repasser avec un chiffon humide pour les enlever.

En ce qui concerne la fréquence à laquelle vous devez nettoyer vos panneaux photovoltaïques, cela dépend fortement de votre climat. Ceux d’entre vous qui vivent dans des régions à faible pluviométrie et à temps sec peuvent constater une accumulation régulière de saleté et de poussière qui peut réduire les performances des panneaux solaires.

Gardez vos panneaux solaires relativement propres pour améliorer les performances et l’efficacité tout au long de l’année. Si votre système a un profil solaire relativement petit (produits d’éclairage, applications solaires portables de petite et moyenne taille), il est encore plus important de garder les panneaux solaires aussi propres et sans traces que possible pour maximiser la fonction de charge solaire.

C’est là que les choses peuvent devenir délicates. Que vous nettoyiez des panneaux solaires petits ou grands, la dernière chose à utiliser est l’eau du robinet qui est souvent chargée de minéraux susceptibles de laisser des dépôts ou des stries sur vos panneaux, même après avoir essuyé. Ces dépôts peuvent se cacher même si vous ne les voyez pas clairement.

Rien ne vaut l’eau de pluie pour nettoyer les panneaux solaires.

Si le tuyau d’arrosage est connecté à de l’eau chargée en minéraux, votre meilleure option est l’eau distillée. N’utilisez que des détergents doux tels que du savon à vaisselle et évitez tout ce qui contient des produits chimiques agressifs ou des contenus abrasifs. Aussi tentant que cela puisse être, n’utilisez pas de nettoyeur haute pression. Compte tenu du fait que la plupart des panneaux solaires de toit sont conçus pour résister à des coups importants comme une tempête de grêle, vous ne pensez peut-être pas que c’est un gros problème. Cependant, il est tout à fait possible qu’un nettoyeur haute pression puisse finir par provoquer une infiltration d’eau à travers les coutures de la construction du panneau solaire, ce qui ne se produirait pas pendant une pluie. Un nettoyeur haute pression pourrait également faire tomber accidentellement certains câbles, même dans des espaces que vous ne pouvez pas voir facilement.

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Une pâte révolutionnaire en guise de carburant !

Cette pâte carburant hydrogène pourrait révolutionner le monde des transports. Un institut allemand de recherche a mis au point un carburant sous la forme… d’une pâte ! Cette « powerpaste » est un moyen sûr de stocker de l’hydrogène, une énergie particulièrement prisée outre-Rhin. Ce conditionnement permettrait ainsi de s’affranchir de nombreuses contraintes.

Lorsque l’on fait appel au GNV, au GPL ou à l’hydrogène pour motoriser nos voitures, les constructeurs ont davantage de contraintes techniques, et notamment liées à l’installation de bonbonnes de stockage aussi imposantes que résistantes.

L’Institut de recherche allemande Fraunhofer a peut-être trouvé une solution pour stocker plus facilement l’hydrogène, un carburant particulièrement volatile et difficile à contenir. Son idée ? Le transformer en pâte !

La PowerPaste faciliterait ainsi l’usage de cette technologie que beaucoup considèrent comme l’avenir de la propulsion. Ce conditionnement, à base d’hydrure de magnésium solide, pourrait être utilisé dans de petits véhicules (scooter, motos ou citadines) et son stockage tout comme son transport serait simplifié et moins coûteux, puisqu’il pourrait se présenter sous la forme de cartouches ou bidons. Actuellement, une pompe dans une station-service à hydrogène coûte entre un et deux millions d’euros.

Le plein d’hydrogène est rapide mais le coût du carburant est élevé, son stockage compliqué et son réseau d’approvisionnement compliqué.

Une pâte facile à fabriquer

La pâte fluide « stocke l’hydrogène sous une forme chimique à température ambiante et à la pression atmosphérique pour ensuite être libérée à la demande », explique le Dr Marcus Vogt, associé de recherche à l’IFAM Fraunhofer. Elle est élaborée à partir de magnésium, une matière abondante et donc facilement disponible. « La poudre de magnésium est combinée avec de l’hydrogène pour former de l’hydrure de magnésium dans un processus mené à 350 °C et à une pression cinq à six fois supérieure à la pression atmosphérique. Un ester et un sel métallique sont ensuite ajoutés afin de former le produit fini », détaille le communiqué de l’institut.

Comment ça fonctionne ?

Le « powerpaste » est libéré d’une cartouche au moyen d’un piston. Lorsque de l’eau est ajoutée à partir d’un réservoir à bord, la réaction qui s’ensuit génère de l’hydrogène gazeux en quantité ajustée dynamiquement aux besoins réels de la pile à combustible. « En fait, seule la moitié de l’hydrogène provient du powerpaste ; le reste provient de l’eau ajoutée », mentionne l’Institut. « La densité de stockage d’énergie de cette pâte est nettement plus élevée que celle d’un réservoir haute pression de 700 bars. Et par rapport aux batteries, elle a une densité de stockage d’énergie dix fois supérieure », détaille le Dr Marcus Vogt. Le carburant sous cette forme offrirait davantage d’autonomie aux véhicules thermiques ou à hydrogène.

Plateforme de la Toyota Mirai.

Plus besoin de passer à la station-service !

« Le ravitaillement en carburant est extrêmement simple. Au lieu de se rendre à la station-service, il suffit de remplacer une cartouche vide par une nouvelle et de remplir un réservoir avec de l’eau de ville. Cela peut se faire à la maison ou en route », expliquent les concepteurs qui ajoutent que le carburant ne commençant à se décomposer qu’à des températures d’environ 250 °C, il reste sûr même lorsqu’un scooter se trouve au soleil pendant des heures, par exemple.

À quand l’arrivée de cette pâte ?

Le Fraunhofer IFAM (Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials) construit actuellement une usine de production de Powerpaste. Cette nouvelle installation, dont la mise en service est prévue pour 2021, pourra produire jusqu’à quatre tonnes de pâte par an. Son application ne se limitera pas aux scooters électriques, détaille le communiqué.

A qui sera dédiée la prochaine utilisation ? A suivre…

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Deux lycéens inventent une niche chauffée à l’énergie solaire pour protéger les animaux errants du froid

Deux étudiants turcs ont conçu la solution la plus économique et la plus écologique pour remédier au problème des animaux errants en faisant breveter une niche chauffée à l’énergie solaire. Une invention à moindre coût pour aider ces animaux lors des grands froids.

Oğuz Özgür et Ahmet Ercan Kaya de leurs noms, sont des lycéens qui étudient au lycée Ahmet Yakupoğlu, dans la province du Kütahya en Turquie. Leur idée brillante a surgi lorsque ces derniers ont réalisé la souffrance des chiens et des chats errants qui vivaient dans les parcs à des températures très basses pendant l’hiver.

Soutenus par Muzaffer Efe, le professeur de biologie, les deux étudiants turcs ont donc entrepris la mise au point d’une niche chauffée à l’énergie solaire. Oğuz Özgür et Ahmet Ercan Kaya ont réuni un peu moins de 17 euros, qui ont permis de couvrir toute la phase de développement de leur projet.

Un principe qui se veut simple et efficace :

Le fonctionnement de ces chenils à l’énergie solaire est très basique : les niches collectent les rayons du soleil à travers des panneaux qui stockent cette énergie dans une batterie. Cette dernière transfère ensuite la chaleur vers un tapis placé dans la niche pour maintenir la chaleur.

Muzaffer Efe, le professeur de biologie, est très heureux du projet entrepris par ses deux élèves, soulignant que l’invention remplit une importante valeur humaine et sociale. Un projet qui, nous l’espérons, s’étendra partout à travers le globe.