Des bulles d’air dopent le solaire-hydrogène en Inde

Sur un toit de Tiruchengode, au Tamil Nadu, une petite installation solaire a effectué deux tâches à la fois pendant sept jours d’été : produire de l’électricité et fabriquer de l’hydrogène. Des chercheurs de K.S. Rangasamy College of Technology et du SRM Institute of Science and Technology rapportent que l’injection de bulles d’air dans le liquide de refroidissement en circulation a porté l’efficacité électrique annoncée du système à environ 11,1 % et la production d’hydrogène à environ 15,5 ml/min.

Le dispositif associe un système photovoltaïque-thermique — un panneau solaire qui récupère également la chaleur — à un refroidissement par eau et à un électrolyseur Hoffman équipé d’électrodes en platine. Un collecteur thermique à flux spiralé était installé derrière le module. De l’air était injecté dans l’eau en circulation à des débits massiques de 0,006, 0,008 et 0,011 kg/s, afin de déterminer si les bulles amélioraient le refroidissement indépendamment du processus de génération d’hydrogène.

Le meilleur résultat a été obtenu à 0,011 kg/s. L’efficacité thermique maximale a atteint environ 45,5 %, contre environ 30 % pour la configuration photovoltaïque-thermique refroidie par air. L’efficacité électrique s’est établie à environ 11,1 %, contre 8,1 % pour le module photovoltaïque classique. La production d’hydrogène a atteint environ 15,5 ml/min, contre un maximum de 8,3 ml/min pour la configuration classique.

Les essais ont utilisé le même module polycristallin de 20 W et 36 cellules dans quatre configurations : photovoltaïque classique, photovoltaïque-thermique refroidi par air, photovoltaïque-thermique refroidi par eau, et refroidissement par eau avec injection de bulles d’air. Les mesures portaient sur l’irradiance solaire, les températures, les débits, la production électrique et la production d’hydrogène en conditions extérieures. Les chercheurs ont également testé les systèmes avec une irradiance constante de 600 W/m² et une température ambiante de 26 C.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? L’expérience pointe vers une façon intégrée de tirer davantage de valeur d’une installation solaire compacte : l’eau évacue la chaleur du panneau, les bulles favorisent ce transfert thermique et l’électrolyseur associé produit de l’hydrogène. Il ne s’agit toutefois encore que d’un prototype installé sur un toit et testé pendant sept jours. Les chercheurs précisent que le débit d’injection optimal reste inconnu pour différentes conditions et conceptions de systèmes, et que des algorithmes de contrôle avancés seront nécessaires avant de pouvoir gérer plus efficacement la production d’énergie et d’hydrogène.