Les chercheurs multiplient les pistes pour améliorer la captation de l’énergie solaire. À Séoul, une équipe a mis au point un revêtement capable d’absorber un très large spectre du rayonnement solaire, ce qui était auparavant impossible. Cela pourrait conduire à des panneaux thermiques ou thermoélectriques nettement plus efficaces.

Les technologies actuelles ne permettent pas d’exploiter l’ensemble de l’énergie solaire qui atteint la surface de la Terre. Le rayonnement solaire se compose d’ultraviolets (3 à 5 %), de lumière visible (40 à 45 %) et de rayonnement infrarouge (50 à 55 %). Or, la plupart des dispositifs énergétiques ne captent qu’une partie de ce spectre. Une fraction importante de l’énergie solaire ne peut être ni convertie en électricité ni transformée en chaleur utile, et se dissipe simplement dans l’environnement.

Les cellules photovoltaïques convertissent principalement la lumière visible ainsi qu’une partie du proche infrarouge. Les technologies solaires thermiques parviennent à capter une portion plus large du spectre, mais elles ne sont toutefois pas exemptes de pertes. Les surfaces absorbantes réémettent une partie de l’énergie captée sous forme de rayonnement thermique.

C’est là qu’intervient donc cette nouvelle technologie que les scientifiques appellent les « supraballs ». Développée par une équipe de chercheurs de la KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology, en Corée, elle pourrait permettre de capter une part beaucoup plus importante du rayonnement solaire.

Absorber jusqu’à environ 90 % du spectre solaire.

Cette technologie prend la forme d’un nouveau type de revêtement solaire. Elle est composée de minuscules sphères constituées de milliers de nanoparticules d’or qui s’assemblent spontanément pour former ces structures. Une fois déposées sur une surface, ces supraballs forment un film qui serait capable d’absorber jusqu’à 90 % du spectre solaire.

Le fonctionnement du système repose sur un phénomène propre aux nanoparticules d’or, appelé résonance plasmonique. Lorsqu’elles sont exposées à la lumière, les électrons présents dans ces particules se mettent à osciller. Ce phénomène permet de piéger et d’absorber efficacement l’énergie lumineuse sur une large gamme de longueurs d’onde.

Outre leur forte capacité d’absorption, ces structures présentent également l’avantage d’être relativement simples à produire, ce qui pourrait faciliter leur déploiement à grande échelle. Les chercheurs envisagent notamment leur utilisation dans les systèmes solaires thermiques et thermoélectriques, mais aussi dans des capteurs hybrides photovoltaïques-thermiques.

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Autrefois restreinte à quelques territoires aux conditions géologiques exceptionnelles, la géothermie entre dans une ère nouvelle. Les avancées technologiques élargissent désormais son champ d’application, au point d’en faire une option possible pour aider l’Europe à réduire drastiquement ses émissions tout en répondant à ses besoins énergétiques.

Souvent éclipsée par le solaire et l’éolien, la géothermie dispose pourtant de grands atouts : elle est pilotable et est indépendante des conditions météorologiques. Ce qui en fait une solution pour renforcer la fiabilité du réseau électrique face à la montée en puissance des sources intermittentes. Bonne nouvelle pour l’Europe : ce n’est pas le potentiel qui manque. Selon un rapport du groupe de réflexion Ember, la géothermie pourrait théoriquement produire près de 301 TWh par an dans l’Union européenne. Autrement dit, elle pourrait remplacer jusqu’à 42 % de l’électricité aujourd’hui produite à partir du charbon et du gaz, et ce, à un prix compétitif. Cette estimation est fondée sur l’évolution technologique perçue dans la filière.

Les systèmes géothermiques améliorés élargissent le champ des possibles

Selon le rapport d’Ember, la zone d’exploitation de la géothermie est en train de s’élargir. Les progrès technologiques permettent désormais d’envisager son exploitation dans d’autres lieux en dehors des régions volcaniques.

Grâce aux technologies dites EGS (enhanced geothermal systems, ou en français systèmes géothermiques améliorés), il est devenu possible d’atteindre des zones géologiques plus profondes. Si les centrales conventionnelles sont limitées à environ trois kilomètres de profondeur, les systèmes modernes permettent aujourd’hui d’aller beaucoup plus loin et d’atteindre des couches rocheuses plus profondes et donc plus chaudes. De plus, la technologie actuelle permet de créer artificiellement la perméabilité nécessaire à la circulation de l’eau chaude. L’ingénierie peut ainsi aujourd’hui créer un réservoir géothermique exploitable là où la nature n’en fournit pas spontanément.

Un savoir-faire hérité des hydrocarbures

Cette évolution technologique s’appuie en partie sur l’expertise développée par l’industrie pétrolière et gazière. Les techniques de forage profond, la gestion des pressions ou encore la modélisation géologique, éprouvées depuis des décennies dans l’exploration des hydrocarbures, trouvent aujourd’hui une nouvelle application dans la géothermie. Ce transfert de compétences réduit les barrières techniques et facilite l’émergence de projets dans des régions sans tradition géothermique.

À noter que l’estimation avancée par Ember, selon laquelle la géothermie pourrait remplacer jusqu’à 42 % de l’électricité produite à partir des fossiles, demeure théorique. Pour autant, elle pourrait servir d’outil d’orientation pour les décideurs politiques, et encourager l’intégration de la filière dans les stratégies énergétiques nationales et européennes.

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