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Energies renouvelables

Le soleil pour la congélation

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le 04.10.17 | 12h00 Réagissez

Le soleil pour la congélation

Produire du froid à partir du soleil peut paraître utopique, pourtant cela est bien réel. Depuis quelques années, les chercheurs se sont attelés à trouver des solutions alternatives afin de limiter le recours aux énergies fossiles. Ces solutions – énergies renouvelables – montrent un double avantage : d’abord, réduire les émissions de gaz à effet de serre, ensuite diminuer le coût du combustible. Et les applications de ces nouvelles énergies pourraient «étonner» la nature elle-même ; ici, produire du froid à partir du soleil!

Depuis 150 ans, l’homme s’est pris d’une boulimie en matière d’utilisation des combustibles fossiles, augmentant ainsi l’effet de serre aux conséquences climatiques cataclysmiques.

Cependant, les sources d’énergies (pétrole, gaz, charbon) dont l’homme ne peut se dessaisir ne sont pas éternelles. Pourtant, les besoins en énergie devraient, dans les années à venir, continuer à s’accroître, en raison de la croissance de la population mondiale, d’où la nécessité de limiter l’utilisation de ces hydrocarbures au profit des énergies renouvelables qui se présentent désormais comme la seule alternative viable. Et cela, même si ces nouvelles sources ne connaissent pas l’essor souhaité pour diverses raisons.

«L’utilisation de l’énergie solaire reste limitée, surtout dans les pays du sud, des problèmes liés à la maîtrise technologique de captation et à la transformation de cette énergie constituent un obstacle considérable à sa généralisation malgré sa disponibilité», note l’étude intitulée «Congélation solaire par procédé thermochimique à partir d’une source thermique solaire basse température dans le sud algérien», présentée par les chercheurs Nacer Habbir, Hatem Ghodbane, Kamel Bouaraou et Bachir Borji.

Cette énergie aux avantages avérés, entre autre sa disponibilité, sa gratuité et sa propreté présente parfois des applications inattendues. Du soleil, on peut produire du froid. C’est ce qu’on tenté de réaliser les chercheurs cités plus haut, soit une «machine frigorifique solaire à absorption». «Outre l’utilisation de l’énergie solaire, largement disponible et encore mal exploitée dans notre pays, elle (la machine frigorifique, ndlr) peut réaliser des températures de congélation (<-20°C) avec des sources chaudes à température modérée (70 °C)», précisent les rédacteurs de l’étude. La machine présentée utilise pour son fonctionnement le couple : eau et gel de silice.

Un produit gratuit et un autre bon marché. «L’objectif principal de cette étude est de réaliser et expérimenter une machine avec un coût faible, en utilisant de la matière première disponible dans le marché national», font valoir les chercheurs en précisant que l’objet de l’étude n’est pas de produire un prototype de machine, mais d’exploiter le gisement solaire dans la fabrication des congélateurs solaires pour l’intérêt des zones non couvertes par le réseau électrique, surtout pour des applications spécifiques, à savoir : la conservation des vaccins et médicaments. Un objectif stratégique et capital, surtout dans les régions du sud du pays.

Pour l’heure, les chercheurs estiment que les résultats obtenus demeurent «encourageants», ce qui rend très utile l’amélioration de l’installation expérimentale pour les prochaines années.
Pour comprendre le principe de la machine frigorifique solaire, il faut savoir que plusieurs procédés de production de froid par l’énergie solaire sont disponibles.

«Leur principe est simple : il repose sur la solubilité d’un gaz, ou d’un solide, dans un liquide qui est fonction de la pression et de la température. C’est un domaine de recherche très vaste et qui nécessite d’importants moyens expérimentaux et de calcul. Il est à signaler aussi que le marché du solaire est très prometteur pour les années à venir. Les grandes entreprises internationales sont en concurrence pour le développement de machines avec un prix raisonnable du kW», informent les rédacteurs de l’étude.

Pour ce qui est de la machine en elle-même, le prototype de la machine frigorifique a été fabriqué dans le département de génie mécanique de l’université de Biskra. Elle utilise le couple gel de silice et eau pour leur disponibilité et le coût bon marché. Elle est composée d’un capteur solaire, d’un condenseur et d’une chambre froide contenant l’évaporateur.

Après analyse des données de l’étude, il s’est avéré que les résultats sont encourageants mais pas totalement satisfaisants, surtout pour des raisons techniques. Ainsi, les problèmes technologiques rencontrés dans cette machine concernent le capteur qui doit réaliser à la fois la captation d’énergie pendant le jour, et surtout assurer le refroidissement pendant la nuit. Mais cela reste tout de même encourageant pour la suite.

Inconvénients :

Délai de (au moins) 12h entre production de chaud et production de froid (ceci pourrait être assez facilement solvable par des accumulateurs-tampons)

Nécessité d’avoir une source froide (la nuit) pour produire le cycle «froid» d’adsorption

Le rendement d’une pompe à chaleur (COP) largement (1/10 environ) inférieur aux machines frigorifiques à compresseur (mais est-ce vraiment important étant donné que la source solaire est quasiment illimitée ?)
Avantages :
Aucune source d’énergie autre que le soleil (ou une autre source de chaleur, comme des pertes thermiques) n’est nécessaire.
Aucune pièce en mouvement (sauf le volet), la maintenance est donc largement facilitée.

Possibilité d’utiliser des fluides frigorifiques aussi simples que l’eau !
COP équivalent voire légèrement supérieur aux climatisations électro-solaires (des panneaux photovoltaïques alimentant un circuit frigorifique mécanique), les inconvénients en moins (usure et pollution des batteries, maintenance…).

Productions énergétiques totales et rejets de gaz carbonique pour l’année 2011

Pour le monde, sur la base des valeurs de production primaire indiquées par les experts et des rejets de gaz carbonique par source d’énergie, les rejets globaux se retrouvent aisément. Pétrole : 4200 Mtep x 3,1 t/tep = 13 020 millions de tonnes de CO²
Gaz : 2600 Mtep x 2,3 t/tep = 5980 millions de tonnes de CO²
Charbon : 3300 Mtep x 4,1 t/tep = 13 530 millions de tonnes de CO²
Les rejets annuels mondiaux sont de 32 530 millions de tonnes de CO² par an (environ 32 Gt/an). Par habitant, avec une population mondiale de plus de 6,6 milliards, cela donne plus de 5 t/an.

Fatma Zohra Foudil
 
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