De nouvelles cellules hydrovoltaïques qui permettent de produire de l’électricité dans des environnements extrêmes et sans lumière

Dans la course aux énergies renouvelables, les panneaux photovoltaïques ont été une révolution en permettant de produire de l’électricité à partir de la lumière solaire. Une technologie qui n’est cependant pas applicable dans tous les environnements, et notamment la nuit. Pour pallier ces limitations, les scientifiques développent depuis quelques années un nouveau système qui exploite non pas l’énergie solaire, mais un autre phénomène naturel omniprésent : l’évaporation.

L’effet hydrovoltaïque : un potentiel énorme pour la production d’énergie renouvelable

Exploiter cet échange énergétique qui se joue partout sur la planète et cela même sans apport de lumière a immédiatement présenté un énorme potentiel en termes de production d’électricité. Théoriquement, l’évaporation naturelle qui affecte les lacs et autres réservoirs d’eau des États-Unis pourrait ainsi permettre de produire 325 GW ! De premiers prototypes de cellules hydrovoltaïques ont donc commencé à apparaître. Plusieurs stratégies ont été testées tout d’abord en utilisant de l’eau hautement purifiée, circulant dans des dispositifs composés de nanofibres de silice, qui ont montré des résultats prometteurs pour transformer le phénomène de l’évaporation en électricité. Récemment, le dispositif a été amélioré pour permettre l’utilisation d’eau de mer.

Les dispositifs hydrovoltaïques se sont inspirés du pompage passif des plantes, où le transport de l’eau s’effectue grâce à la pression différentielle établie au niveau des microcapillaires par l’évaporation. Sur ce modèle, les ingénieurs ont ainsi construit des nanocanaux incrustés dans un film de carbone, dans lequel circule un fluide. En s’évaporant à travers ces nanofibres, le fluide génère une tension électrique soutenue. Un système ingénieux et novateur qui nécessite toutefois un apport minimal d’énergie (solaire), un apport continu en eau et une humidité ambiante faible pour fonctionner de manière optimale. Des conditions encore trop restrictives qu’ont réussi à lever les chercheurs de l’Académie Chinoise des Sciences.

Un circuit fermé qui permet de s’affranchir des contraintes extérieures

Afin de s’affranchir au maximum des conditions environnementales extérieures et permettre l’utilisation des cellules hydrovoltaïques sous n’importe quel climat, les scientifiques ont en effet construit des cellules hermétiques à l’intérieur desquelles ont été placées des unités composées de papier de soie et de noir de carbone. La production d’électricité est alors assurée par la circulation en circuit fermé d’une petite quantité d’eau au sein des capillaires du papier de soie.

Ce nouveau dispositif, nommé cellule hydrovoltaïque hermétique (HHC) a été présenté dans un article publié par la revue Nature Communications. Il promet l’utilisation des systèmes hydrovoltaïques dans n’importe quel environnement, qu’il soit sec ou humide, sans apport de lumière solaire. Ces cellules utilisent en effet uniquement la chaleur ambiante comme source d’énergie, permettant la production de vapeur à l’intérieur des cellules hermétiques.

Des tests ont révélé l’efficacité de ce système, avec une production autonome d’électricité pendant plus de 160 heures. Mais les chercheurs estiment que les cellules pourraient fonctionner aussi longtemps que désiré, tant qu’une source de chaleur est disponible. En s’affranchissant d’un apport en eau, ce dispositif pourrait ainsi facilement être mis en œuvre dans des environnements extrêmes comme les déserts ou les zones tropicales, ou pour assurer une production d’électricité dans des régions très isolées.

Une production d’électricité de jour comme de nuit

De plus, les fluctuations de température ne semblent pas, ici, affecter négativement le rendement électrique, tout au contraire. Ces variations permettraient de renforcer la circulation de l’eau au sein des cellules hermétiques, entretenant l’effet hydrovoltaïque et donc une production d’électricité de façon continue.

Par rapport au photovoltaïque, ce nouveau dispositif possède donc l’avantage de pouvoir fonctionner de jour comme de nuit, sans être affecté par les conditions climatiques extérieures (vent, variations de luminosité, de température et d’humidité). Une utilisation dans des milieux bien plus spécifiques est de plus envisagée, comme lors de travaux dans des environnements souterrains (mines, tunnels…).

Les chercheurs mettent en avant la facilité de mise en œuvre et surtout le faible coût de ce type de dispositif. Autant de caractéristiques qui devraient assurer un bel avenir aux futurs panneaux hydrovoltaïques, permettant ainsi de compléter et de diversifier l’offre des solutions énergétiques renouvelables.