PV Science

IBM développe le photovoltaïque à haute concentration thermique
Technologies PV - Technologies et procédés
Mardi, 30 Avril 2013 16:20

Des scientifiques d'IBM, l'Université des Sciences Appliquées de Buchs et de de l'ETH Zurich ont annoncé un projet collaboratif qui vise à développer un système photovoltaïque rentable capable de concentrer 2000 fois le rayonnement solaire avant de le convertir en énergie utile (électrique et thermique), avec une très forte efficacité.

 IBM Research, l'Université des Sciences Appliquées de Buchs, le fournisseur de la technologie Airlight Energy, ainsi que des scientifiques de l'ETH Zurich sont en train de mettre au point ce nouveau système photovoltaïque.

Le système nommé "photovoltaïque à haute concentration thermique" (HCPVT) sera en mesure de fournir de l'électricité, de l'eau potable et de l'air climatisé dans des endroits isolés. Il sera surtout capable de concentrer, en moyenne, l'équivalent de 2.000 soleils, avec une efficacité pouvant recueillir 80% du rayonnement incident.

Remplacer les matériaux coûteux

Les scientifiques prévoient d'utiliser une grande antenne parabolique, composée d'une multitude de mirroirs, dans le but de concentrer les rayons du soleil sur des cellules photovoltaïques à triple jonction montées sur des modules refroidis par des microcanaux. Le système devrait être en mesure de convertir directement plus de 30% du rayonnement solaire en électricité et de récupérer efficacement - à plus de 50% - la chaleur résiduelle.

 

La technologie Aquasar

Une fois alignés, les rayons du soleil sont réfléchis sur un miroir comprenant plusieurs puces photovoltaïques à triple jonction, refroidies par un liquide. Chaque puce d'un centimètre carré (1x1) peut ainsi convertir la chaleur en électricité (200-250 watts), au cours d'une journée typique de huit heures dans une région ensoleillée. Le récepteur intègre plus d'une centaine de puces et délivre 25 kW de puissance électrique. Les puces photovoltaïques sont montés sur des substrats micro-structurés où circule un liquide réfrigéré sur quelques dizaines de micromètres soit assez pour absorber la chaleur. La technologie 'Aquasar' de refroidissement liquide est déjà mise en œuvre dans les Datacenters.

Le coût d'une installation complète atteindrait les 250 dollars par m2, soit trois fois moins qu'un système équivalent. Le coût moyen actualisé de l'énergie atteindrait moins de 10 cents par kilowatt-heure (kWh).

Le prototype

Avec une approche intégrée du HCPVT, les scientifiques tentent à la fois d'éliminer les problèmes de surchauffe des puces solaires en réacheminant l'énergie pour pouvoir déssaler de l'eau et refroidir l'air. L'eau à 90°C passe à travers une membrane filtrante, où elle sera vaporisée et dessalée. Un tel système pourrait fournir entre 30 et 40 litres d'eau potable par jour et par mètre carré, de quoi alimenter une petite ville en eau courante en plus de l'électricité.

Un prototype HCPVT est actuellement testé au laboratoire de recherche d'IBM à Zurich. Le projet est financé à hauteur de 2,25 millions francs suisses par la Commission suisse pour la technologie et l'innovation (CTI).

 

 

 

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