Un système durable de refroidissement à la demande basé sur l'énergie solaire
- asayed1
- Oct 26, 2022
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Les scientifiques de KAUST ont mis au point un système de refroidissement simple, alimenté par la captation de l'énergie solaire passive, qui pourrait permettre de réfrigérer les aliments et de rafraîchir les espaces de vie à faible coût pour les communautés démunies n'ayant pas accès au réseau électrique. Le système, qui ne comporte aucun composant électrique, exploite le puissant effet de refroidissement qui se produit lorsque certains sels sont dissous dans l'eau. Après chaque cycle de refroidissement, le système utilise l'énergie solaire pour évaporer l'eau et régénérer le sel, prêt à être réutilisé. Les travaux ont été publiés dans la revue Energy & Environmental Science "Conversion and storage of solar energy for cooling".
"Les régions chaudes ont des niveaux élevés d'énergie solaire, il serait donc très intéressant d'utiliser cette énergie solaire pour le refroidissement", explique Wenbin Wang, un post-doctorant du laboratoire de Peng Wang. Dans de nombreuses régions du monde, le besoin de refroidissement augmente en raison du changement climatique, mais toutes les communautés n'ont pas accès à l'électricité pour la climatisation et la réfrigération. "Nous avons conçu un système de conversion et de stockage de l'énergie solaire hors réseau pour un refroidissement écologique et peu coûteux", explique le professeur Wang.
L'équipe a conçu un système de refroidissement et de régénération en deux étapes, l'étape de refroidissement reposant sur le fait que la dissolution de certains sels courants dans l'eau absorbe de l'énergie, ce qui refroidit rapidement l'eau. Après avoir comparé une série de sels, le nitrate d'ammonium (NH4NO3) s'est avéré être le plus performant, avec une puissance de refroidissement plus de quatre fois supérieure à celle de son concurrent le plus proche, le chlorure d'ammonium (NH4Cl). Le pouvoir refroidissant exceptionnel du sel de nitrate d'ammonium peut être attribué à sa grande solubilité. "La solubilité de NH4NO3 atteint 208 grammes pour 100 grammes d'eau, alors que les autres sels sont généralement inférieurs à 100 grammes", explique Wenbin. "L'autre avantage de ce sel est qu'il est très bon marché et déjà largement utilisé comme engrais", ajoute-t-il.
Une fois collecté, le sel représente effectivement une forme stockée d'énergie solaire, prête à être réutilisée pour le refroidissement en cas de besoin. L'équipe a démontré que le système présente un bon potentiel pour les applications de stockage des aliments. Lorsque le sel a été progressivement dissous dans de l'eau dans un gobelet métallique placé à l'intérieur d'une boîte en mousse de polystyrène, la température du gobelet est passée de la température ambiante à environ 3,6 degrés Celsius et est restée inférieure à 15 degrés Celsius pendant plus de 15 heures.
Une fois que la solution saline a atteint la température ambiante, l'équipe a utilisé l'énergie solaire pour évaporer l'eau à l'aide d'un régénérateur solaire 3D sur mesure en forme de gobelet. La tasse a été fabriquée à partir d'un matériau conçu pour absorber la plus grande partie possible du spectre solaire. À mesure que l'eau s'évaporait, les cristaux de NH4NO3 se développaient sur la paroi extérieure de la tasse. "Le sel cristallisé peut être collecté automatiquement, car il tombe sous l'effet de la gravité", explique Wenbin. Une fois recueilli, le sel représente effectivement une forme stockée d'énergie solaire, prête à être réutilisée pour le refroidissement, le cas échéant.
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