IBM applique le refroidissement du supercalculateur sur les capteurs solaires

L’énergie solaire peut fournir une abondante source d’énergie propre mais nous savons que les rayons du soleil sont capables de beaucoup plus. En plus de produire de l’électricité, nous avons vu l’énergie solaire exploitée pour produire de l’eau potable. Pourquoi ne pas combiner les deux processus dans un système? C’est ce qu’IBM et ses collaborateurs espèrent faire avec un système abordable à haute concentration photovoltaïque thermique (HCPVT) qui utilise la technologie de refroidissement des supercalculateurs pour récolter l’énergie solaire plus efficacement et produire de l’eau purifiée en même temps.

Le prototype actuel se compose d’une grande antenne parabolique composé de plusieurs miroirs reliés à un système de suivi du soleil. La grande partie de la lumière du soleil frappant le plateau est réfléchie et axée sur des centaines de puces photovoltaïques à triple jonction, toutes équipées de récepteurs contenant des micro canaux de liquides refroidis. Individuellement, chaque puce ne mesure que 1 x 1 cm et elle génère une moyenne de 200-250 watts sur une période de huit heures pendant une journée ensoleillée et avec un rendement d’environ 30%.

Jusqu’à présent, cela correspond à peu près à la puissance électrique des autres systèmes solaires existante. Mais le système de refroidissement est ce qui rend vraiment le système HCPVT différent. IBM a adapté la technologie de refroidissement qu’il a développé pour les supercalculateurs comme Aquasar et SuperMUC sur le photovoltaïque pour créer un système qui pompe l’eau en permanence de chaque puce à travers la microstructure des couches.

IBM explique que cette méthode est 10 fois plus efficace que d’utiliser le refroidissement par air, et elle maintient une température stable sur les puces pour les empêcher de fondre. Le système de refroidissement permettrait aux puces de rester opérationnel même après avoir été frappé 2.000 fois par l’intensité du rayon de soleil. Mais IBM affirme qu’elle peut encore fournir une température de sécurité permettant d’aller jusqu’à 5000 fois.

Dans les supercalculateurs d’IBM, la chaleur absorbée par le liquide de refroidissement a été utilisée pour chauffer les bâtiments abritant le système. Mais les développeurs du système HCPVT ont eu une idée différente. Au lieu de cela, les eaux usées chauffées pourraient être détournées vers un système de dessalement qui vaporise et purifie l’eau salée. Les chercheurs estiment que cela pourrait produire 30-40 litres d’eau propre par mètre carré en une journée. Alternativement, les scientifiques aimeraient diriger l’eau chauffée à un refroidisseur qui pourrait produire de l’air conditionné.

En combinant les unités de collecte électrique et thermique en une seule configuration, l’équipe de recherche prévoit que le système HCPVT soit capable de convertir 80% de l’énergie solaire captée en une forme utilisable.

Un autre avantage du système HCPVT est son coût très faible par rapport aux systèmes d’énergie solaire comparables, tout en étant beaucoup plus efficace. Une grande partie du système est composée de bétons légers et de feuilles de métal, contrairement à la plupart des autres capteurs solaires qui sont construits en verre et en acier qui est beaucoup plus cher. Ce système permet aussi de réduire les coûts de montage et de maintenance, ce qui le rend abordable et utilisable dans presque toutes les régions du monde.

L’équipe de recherche affirme que ce système coûterait moins de 250$ pour chaque mètre carré de surface couverte et pourrait produire de l’énergie à un prix inférieur à 0,10$ le kilowattheure (kWh). Selon IBM, le système est au même niveau ou à un niveau inférieur en termes de coûts énergétiques par rapport aux centrales électriques au charbon.

Actuellement, le prototype du système HCPVT est actuellement testé dans un laboratoire de recherche d’IBM à Zurich, avec des prototypes supplémentaires prévus pour Biasca et Rüschlikon en Suisse à l’avenir. Les chercheurs espèrent également commencer à construire une version plus grande du système dans des endroits éloignés dans des zones précises.

Les scientifiques d’IBM Research, Airlight Energy, l’ETH de Zurich et l’Université des Sciences Appliquées Interstate Buchs NTB ont commencé à collaborer sur le projet après avoir reçu une subvention de trois ans pour 2,4 millions de dollars de la Commission suisse pour la technologie et l’innovation.

Le directeur d’IBM Research, Bruno Michel, explique le système HPVCT dans la vidéo ci-dessus.