Les carburants solaires sont des combustibles fabriqués à partir de substances courantes comme l’eau et le dioxyde de carbone grâce à l’énergie de la lumière solaire, utilisée soit par récupération de chaleur soit par génération de charge électrique.
Il s’agit d’induire une synthèse chimique – copiée sur la photos synthèse naturelle – par la lumière.
La photosynthèse capture efficacement l’énergie solaire, mais sa conversion ultérieure en énergie chimique sous forme de biomasse est limitée en termes d’efficacité, de l’ordre de 1 à 4 %. Le réacheminement du transport d’électrons photosynthétiques et la réduction de la puissance directement dans les filières souhaitées offrent une production durable de produits de grande valeur.
Des exemples de carburants solaires
- Hydrogène à partir de H2O
- Gaz de synthèse, méthane/méthanol, acide formique, C2 + carburants liquides… à partir de CO2 / CO2 + H2O
On utilise et teste aujourd’hui 3 principaux processus de fractionnement solaire pour produire du H2.
Système photovoltaïque- électrochimique (PV-EC), technologie mature
Système photoélectrochimique (PEC), technologie en développement
Système particulaire photocatalytique (PC), technologie innovante
Pourquoi des carburants solaires ?
Même si l’électrification à grande échelle figure dans la feuille de route de la décarbonation, le déploiement des technologies de carburants solaires sera toujours nécessaire pour le stockage à long terme et le transport sur de longues distances de l’énergie solaire intermittente sous forme de molécules. En effet, la répartition mondiale du rayonnement solaire ne correspond pas à la répartition de la densité de population. Les carburants solaires (molécules) deviennent nécessaires pour le stockage et le transport longue distance de l’énergie récoltée.
Un secteur en cours de développement
Les technologies de réduction électrochimique du CO2 ne sont pas encore disponibles sur le marché : alors que peu de grands fournisseurs de technologies dominent le marché de l’électrolyse à haute température, un grand nombre de start-ups et de centres de R&D se positionnent sur l’électrolyse à basse température. Avec un TRL beaucoup plus faible, les carburants solaires PEC à base de CO2 sont aujourd’hui principalement développés à l’échelle du prototype par des universitaires, même si l’on observe un intérêt croissant de la part de certains acteurs industriels, déjà positionnés sur la production de H2 par PE.
ENGIE Research & Innovation travaille sur la technologie d’électrolyse de l’hydrogène assistée par le soleil, qui permet de réduire le coût électrique de l’hydrogène grâce à l’utilisation directe de la lumière du soleil. C’est le projet Nano H2 qui propose un certain nombre de ruptures technologiques :
· Grande évolutivité : la conception des panneaux permet d’adapter précisément la capacité de production aux besoins des clients.
· Haute modularité : ajout et retrait de panneaux pour ajuster la capacité de production aux besoins des clients.
· Faciliter la production d’hydrogène vert : La production d’hydrogène vert ne repose pas uniquement sur un mélange électrique.
Les solutions techniques développées pourront s’appliquer aux systèmes entièrement photocatalytiques lorsque leur durabilité et leur efficacité atteindront les normes industrielles. Aujourd’hui, un consortium européen fait confiance aux solutions de carburants solaires, tandis qu’un nombre croissant d’industriels se lancent dans la production de H2 par PEC.
