Les innovations technologiques repoussent sans cesse les limites de ce qui est possible, et ce, dans tous les domaines. Le secteur des matériaux écologiques et des énergies renouvelables ne fait pas exception. Les progrès récents dans les matériaux utilisés pour générer de l’énergie renouvelable ont ouvert la porte à des avancées impressionnantes qui transforment ce paysage.
Bien que certains sites comme Pari Durable s’attardent plutôt sur les matériaux de construction durables, nous allons aborder ici les matériaux d’énergie renouvelable.
Les percées dans les cellules solaires
Le solaire photovoltaïque est une source d’énergie renouvelable bien connue, mais ce que beaucoup ignorent, c’est que les technologies qui sous-tendent ces systèmes évoluent constamment. Par exemple, les cellules solaires pérovskites sont une innovation récente qui a le potentiel de révolutionner l’énergie solaire.
Les pérovskites sont une famille de matériaux qui ont une structure cristalline particulière. Elles sont très efficaces pour convertir la lumière du soleil en électricité, et sont également moins chères à produire que les cellules solaires en silicium actuellement utilisées.
De plus, elles peuvent être fabriquées en utilisant une variété de méthodes, y compris l’impression en jet d’encre, ce qui pourrait potentiellement rendre la production de panneaux solaires aussi simple que l’impression d’un document.
L’énergie éolienne et le phénomène de “vorticité”
L’énergie éolienne a longtemps été une source d’énergie renouvelable populaire et efficace. Cependant, les turbines éoliennes traditionnelles, avec leurs grandes pales rotatives, ont aussi leurs inconvénients : elles sont bruyantes, représentent un danger pour la faune, en particulier pour les oiseaux, et leur production et leur entretien peuvent être coûteux.
C’est ici qu’intervient une innovation révolutionnaire : les turbines éoliennes sans pales qui exploitent un phénomène appelé “vorticité”.
La vorticité : une nouvelle façon de capturer l’énergie du vent
La vorticité est un concept en mécanique des fluides qui décrit la tendance d’un fluide à tourbillonner. Un fluide, en l’occurrence l’air, circulant autour d’un obstacle fixe comme une colonne, crée un modèle de tourbillonnement connu sous le nom de vortex de von Kármán.
C’est ce phénomène qui est exploité par les turbines éoliennes sans pales. Ces nouvelles générations d’éoliennes sans pales, comme celles développées par la startup espagnole Vortex Bladeless, sont conçues pour osciller dans le vent, générant de l’électricité à partir de cette oscillation.
Elles ressemblent à des mâts gigantesques qui vibreront en réponse à l’énergie du vent, produisant de l’électricité sans pièces mobiles, sans bruit, et sans risque pour la faune.
Les avantages de cette nouvelle technologie
Il existe plusieurs avantages à utiliser des turbines éoliennes sans pales. Elles sont plus silencieuses et moins chères à produire et à maintenir que les turbines éoliennes traditionnelles. De plus, sans les pales rotatives, elles présentent un risque considérablement réduit pour les oiseaux, ce qui peut faciliter leur installation dans des zones qui étaient auparavant limitées en raison de préoccupations environnementales.
Ce type d’innovation représentent une avancée majeure dans la production d’énergie éolienne. Non seulement ils offrent une alternative plus silencieuse, moins coûteuse et plus respectueuse de l’environnement aux turbines éoliennes traditionnelles, mais ils représentent également une étape importante vers un avenir énergétique plus durable.
L’essor de l’énergie marémotrice : de nouvelles vagues d’innovation
L’énergie marémotrice, ou l’énergie des marées, a longtemps été reconnue comme une source d’énergie renouvelable potentiellement puissante. Elle est constante et prévisible, contrairement à d’autres formes d’énergie renouvelable comme le solaire et l’éolien, qui dépendent de conditions météorologiques variables.
Cependant, la technologie nécessaire pour capter cette énergie de manière efficace et durable a pris du temps à se développer. Récemment, des avancées significatives ont été réalisées, principalement grâce à l’utilisation de nouveaux matériaux.
Les composites à l’honneur
Les matériaux composites, tels que les résines époxy renforcées de fibres, jouent un rôle majeur dans ces progrès. Ces matériaux sont plus légers et plus résistants à la corrosion que les métaux traditionnellement utilisés dans la construction des turbines marémotrices. Cette légèreté et cette résistance rendent les turbines plus durables et plus efficaces pour produire de l’électricité à partir des marées.
De plus, ces matériaux composites peuvent être moulés en une variété de formes, ce qui offre une plus grande flexibilité dans la conception des turbines. Cela signifie que les turbines peuvent être conçues pour maximiser l’efficacité de la capture de l’énergie des marées dans diverses conditions maritimes.
L’exemple de la turbine marémotrice Orbital O2
Un exemple notable d’utilisation de matériaux composites dans l’énergie marémotrice est la turbine marémotrice Orbital O2, qui est actuellement la plus puissante au monde. La turbine, située au large des côtes de l’Écosse, utilise une structure flottante en composite pour maintenir ses deux turbines de 1 MW sous l’eau.
Malgré les conditions maritimes parfois difficiles, l’Orbital O2 a prouvé sa capacité à générer de l’électricité de manière constante et fiable, fournissant assez d’énergie pour alimenter environ 2 000 foyers.
Alors que nous cherchons à diversifier notre mix énergétique et à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles, l’énergie marémotrice, et en particulier l’utilisation de matériaux composites dans ce domaine, offre une voie prometteuse. Les progrès réalisés dans ce domaine sont une autre preuve de la manière dont l’innovation et la technologie peuvent contribuer à une transition énergétique plus durable.
Les matériaux thermoélectriques: une nouvelle façon d’exploiter la chaleur
Un domaine qui suscite un grand intérêt dans le monde des énergies renouvelables est celui des matériaux thermoélectriques. Ces matériaux ont la capacité de convertir directement la chaleur en électricité et vice versa. Ils fonctionnent en exploitant le phénomène physique appelé l’effet Seebeck, où une différence de température à travers un matériau génère une tension électrique.
Le potentiel du tellurure de bismuth
Parmi les matériaux thermoélectriques, le tellurure de bismuth est l’un des plus prometteurs. Il a été largement utilisé dans les applications thermoélectriques à température ambiante, grâce à sa haute efficacité de conversion. Cependant, des efforts de recherche sont en cours pour améliorer encore ses performances et réduire son coût.
Des progrès ont été réalisés dans la modulation de la structure du tellurure de bismuth à l’échelle nanométrique, améliorant ainsi ses propriétés thermoélectriques. Ces modifications structurelles permettent au matériau de minimiser la perte de chaleur tout en maximisant la production d’électricité, rendant le processus de conversion plus efficace.
La récupération de la chaleur perdue
Les matériaux thermoélectriques peuvent jouer un rôle crucial dans la récupération de la chaleur perdue, une source d’énergie souvent négligée. De nombreux processus industriels, les systèmes de chauffage et de climatisation, et même nos propres appareils électroniques, génèrent une quantité importante de chaleur qui est simplement dissipée dans l’environnement.
En utilisant des matériaux thermoélectriques, cette chaleur peut être récupérée et convertie en électricité, augmentant ainsi l’efficacité énergétique globale.
L’intérêt croissant pour les matériaux thermoélectriques reflète une prise de conscience plus large de la nécessité de maximiser l’efficacité énergétique et de minimiser notre impact environnemental.
En exploitant une source d’énergie jusqu’ici largement négligée – la chaleur perdue – les matériaux thermoélectriques pourraient jouer un rôle clé dans la transition vers un avenir énergétique plus vert et plus durable.
Conclusion : des matériaux toujours plus performants
De nouvelles avancées dans les matériaux utilisés pour générer de l’énergie renouvelable sont en train de transformer le paysage énergétique.
Que ce soit par des cellules solaires pérovskites plus efficaces, des turbines éoliennes sans pales, des matériaux composites résistants à la corrosion pour l’énergie marémotrice, ou des matériaux thermoélectriques plus efficaces, ces innovations ouvrent la voie à un avenir plus durable et plus écologique. Il est certain que nous n’avons encore qu’effleuré la surface de ce qui est possible dans le domaine de l’énergie renouvelable.
