Selon une étude publiée dans ACS Omega, l’avenir du stockage durable de l’énergie pourrait se trouver dans des matériaux courants tels que les roches, en particulier la stéatite et le granit, en combinaison avec l’énergie solaire.
Des chercheurs tanzaniens ont découvert que des roches ordinaires, notamment la stéatite et le granit, pourraient être idéales pour le stockage de l’énergie thermique (TES), qui consiste à stocker la chaleur solaire en vue d’une utilisation ultérieure.
La prochaine génération de technologies énergétiques durables pourrait être construite à partir de matériaux de faible technicité : les roches et le soleil. Grâce à une nouvelle approche connue sous le nom d’énergie solaire concentrée, la chaleur du soleil est stockée puis utilisée pour sécher des aliments ou créer de l’électricité. Une équipe dont les travaux sont publiés dans ACS Omega a découvert que certains échantillons de stéatite et de granit de Tanzanie sont bien adaptés au stockage de la chaleur solaire, car ils présentent des densités d’énergie élevées et une grande stabilité, même à des températures élevées.
L’énergie est souvent stockée dans de grandes batteries lorsque l’on n’en a pas besoin, mais celles-ci peuvent être coûteuses et leur fabrication nécessite beaucoup de ressources. Une alternative de moindre technicité est le stockage de l’énergie thermique (TES), qui recueille l’énergie sous forme de chaleur dans un liquide ou un solide, tel que l’eau, le pétrole ou la roche. Lorsqu’elle est libérée, la chaleur peut alimenter un générateur pour produire de l’électricité.
Les roches telles que le granit et la stéatite sont spécifiquement formées à haute température et sont présentes dans le monde entier, ce qui pourrait en faire des matériaux favorables aux systèmes géothermiques. Cependant, leurs propriétés peuvent varier considérablement en fonction de l’endroit du monde où elles ont été formées, ce qui peut rendre certains échantillons meilleurs que d’autres. En Tanzanie, les ceintures géologiques du Craton et d’Usagaran se rencontrent et contiennent toutes deux du granit et de la stéatite. Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande et Thomas Kivevele de la Nelson Mandela African Institution of Science and Technology et de l’Ardhi University ont donc voulu étudier les propriétés de la stéatite et du granite que l’on trouve dans chacune de ces ceintures.
Ces échantillons de granit (à gauche) et de stéatite (à droite) pourraient aider à stocker la chaleur du soleil pour produire de l’électricité. Crédit : Adapté de ACS Omega, 2023, DOI : 10.1021/acsomega.3c00314
L’équipe a prélevé plusieurs échantillons de roches sur les ceintures et les a analysés. Les échantillons de granit contenaient une grande quantité d’oxydes de silicium, ce qui leur conférait une plus grande solidité. Cependant, le granite du Craton contenait d’autres composés, dont la muscovite, qui sont sensibles à la déshydratation et pourraient rendre la roche instable à des températures élevées. La magnésite présente dans la stéatite lui confère une densité et une capacité thermique élevées.
Lorsqu’ils ont été chauffés à des températures supérieures à 1800 degrés Fahrenheit, les deux échantillons de stéatite et le granite d’Usagaran ne présentaient pas de fissures visibles, mais le granite du Craton s’est effondré. En outre, la stéatite était plus susceptible de libérer la chaleur qu’elle avait emmagasinée que le granite.
Dans l’ensemble, la stéatite du Craton présentait les meilleures performances en tant que TES, capable d’absorber, de stocker et de transmettre efficacement la chaleur tout en conservant une bonne stabilité chimique et une bonne résistance mécanique. Cependant, les autres roches pourraient être mieux adaptées à une application TES à faible énergie, telle qu’un séchoir solaire.
Selon les chercheurs, bien que d’autres expériences soient nécessaires, ces échantillons sont prometteurs en tant que matériau de stockage d’énergie durable.
Référence : « Experimental Investigation of Soapstone and Granite Rocks as Energy-Storage Materials for Concentrated Solar Power Generation and Solar Drying Technology » par Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande et Thomas Kivevele, 17 mai 2023, ACS Omega.
DOI : 10.1021/acsomega.3c00314
Les auteurs remercient le Partnerships for Enhanced Engagement in Research des National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine et l’Agence américaine pour le développement international pour le financement de ce projet.