L’idée d’une maison capable de produire son propre hydrogène circule depuis un moment dans les Intertubes. Il serait prudent de supposer que les panneaux solaires sont impliqués d’une manière ou d’une autre, mais des chercheurs belges ont tracé une voie différente. Leurs panneaux génèrent de l’hydrogène gazeux au lieu de l’électricité.
C’est ce qu’on appelle un panneau d’hydrogène
Clean Technica a repéré le concept de maison à hydrogène pour la première fois en 2008, lorsque des chercheurs britanniques ont lancé un projet visant à déployer des piles à hydrogène à usage domestique.
À peu près au même moment Scientifique Américain a pris note de l’innovateur du New Jersey Mike Strizki, qui était déjà passé à l’étape suivante. Strizki a équipé une maison existante de panneaux solaires montés au sol et d’un système d’électrolyse, qui secoue l’hydrogène de l’eau du robinet. L’organisation à but non lucratif de Strizki, Hydrogen House, est un centre d’éducation (faites-leur un tour un jour).
En 2020, le service public californien SoCal Gas a fait monter les enchères en annonçant son intention de faire la démonstration du concept de maison à hydrogène sur une maison platine LEED de 2 000 pieds carrés construite en usine équipée de panneaux solaires, d’une batterie, d’un électrolyseur pour H2 vert et d’un pile à combustible.
Les chercheurs belges ont également développé un système qui déploie l’énergie solaire, et leurs panneaux ressemblent à des panneaux solaires, mais ils sont différents. La R&D a commencé comme un projet étudiant à l’université historique KU Leuven en Belgique et progresse sous l’égide du spin-off Solhyd, dirigé par le professeur Johan Martens de la KU Leuven. Il a parlé de la différence lors d’une interview en 2019.
« Un panneau solaire convertit l’énergie solaire en électricité, tandis que notre panneau convertit l’humidité de l’air en gaz hydrogène », a expliqué Martens. « La lumière du soleil fait partie de l’image, bien sûr, et notre panneau ressemble à un panneau solaire, mais nous préférons l’appeler un panneau à hydrogène. »
Comment ça marche?
Martens n’en a pas trop dévoilé pendant l’entretien, car les demandes de brevet de l’équipe étaient toujours en cours de traitement. Cependant, il semble bien qu’une réaction photoélectrochimique soit en jeu. Si vous avez des idées à ce sujet, envoyez-nous une note dans le fil de commentaires.
Les cellules photoélectrochimiques ne produisent pas d’électricité comme les cellules photovoltaïques. Ils agissent plus comme une feuille artificielle, produisant de l’hydrogène par une réaction chimique directe dans l’eau, déclenchée par la lumière du soleil.
La contribution de la KU Leuven dans ce domaine est une approche tout-en-un qui déploie la vapeur d’eau de l’air ambiant. Cela élimine le besoin de concevoir un système d’approvisionnement en eau, bien que Martens ait noté que cela laisse encore beaucoup de place pour d’autres défis.
« Les températures sur un panneau solaire peuvent facilement atteindre jusqu’à 50 ou même 70 degrés Celsius, ce qui n’aide pas lorsque vous travaillez avec de la vapeur d’eau », a-t-il déclaré. « De plus, comment créer un système qui fonctionne sous une pluie battante et dans des situations où l’humidité est très faible ? Le plus grand défi, en d’autres termes, est l’aspect de la gestion de l’eau.
L’équipe Sohlyd ne s’attend pas à ce que ses panneaux d’hydrogène sur le toit fournissent suffisamment d’énergie pour alimenter une maison entière toute l’année, mais dans l’interview de 2019, le co-responsable de la recherche Tom Bosserez a déclaré que 20 panneaux pourraient fournir suffisamment d’hydrogène pour alimenter une pompe à chaleur pour un maison bien isolée tout au long d’un hiver typiquement belge. Il a également noté que l’ajout de panneaux solaires conventionnels et d’un capteur solaire thermique permettrait à une maison de prendre en charge l’ensemble de ses besoins énergétiques tout au long de l’année.
Voici la maison de l’hydrogène
Le projet Solhyd se concentre sur la phase de commercialisation, et vous pouvez trouver quelques indices supplémentaires sur la technologie sur le site Web de Solhyd.
« Le panneau à hydrogène est capable de capter l’humidité de l’air et d’utiliser l’énergie du soleil pour séparer les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène, en utilisant des matériaux innovants », explique Solhyd. « L’appareil ne contient que des matériaux peu coûteux et abondants et l’utilisation de métaux précieux est exclue. »
Cette histoire de matériaux peu coûteux et abondants suggère que des matériaux organiques sont en jeu. Cela peut surprendre, mais les chercheurs ont commencé à éliminer les obstacles qui ont empêché l’utilisation de semi-conducteurs organiques dans la séparation photoélectrochimique de l’eau. Un exemple est une étude publiée dans la revue La nature l’année dernière. Apparemment, le projet Solhyd a travaillé sur une piste similaire.
Au moment d’écrire ces lignes, l’équipe de Solhyd n’a construit que 10 prototypes de panneaux à hydrogène, mais ils ont enfin suffisamment de financement à portée de main pour faire de grands pas en peu de temps. En septembre dernier, Solhyd a emménagé dans de nouveaux locaux près de la ville de Louvain. Le projet initial est de fabriquer « quelques dizaines » de panneaux à hydrogène destinés à des projets pilotes. La prochaine étape accélérera considérablement les choses.
« Ces installations peuvent accueillir la production de centaines voire de milliers de panneaux à hydrogène. Cela a été rendu possible grâce à un financement du gouvernement flamand, pour soutenir le développement et l’installation d’une ligne de production pilote », note Solhyd.
Et maintenant, l’angle agrivoltaïque
L’équipe de Solhyd envisage déjà d’autres applications et l’agrivoltaïque fait partie de la liste restreinte.
Clean Technica a fait couler beaucoup d’encre sur le sujet de l’agrivoltaïque, dans lequel les cultures sont cultivées sous et autour de panneaux solaires qui sont surélevés de quelques pieds au-dessus du sol par rapport à un tableau classique monté au sol. Les efforts initiaux se sont concentrés sur les pâturages et les habitats des pollinisateurs. Plus récemment, des chercheurs et des agriculteurs ont démontré la technique sur les cultures vivrières et les raisins de cuve.
Solyhyd précise que ses panneaux à hydrogène pourraient être appliqués de la même manière.
« On peut utiliser le solaire photovoltaïque, mais les panneaux à hydrogène conviennent également. Utiliser seulement 1 % des terres agricoles belges pour l’agrivoltaïque suffirait à remplacer 9 % de la consommation de gaz industriel par de l’hydrogène vert », notent-ils.
L’angle agivoltaïque pourrait aider à accélérer la production commerciale de Solhyd. Outre les applications énergétiques, les agriculteurs pourraient utiliser l’hydrogène des panneaux pour produire leur propre engrais vert à base d’ammoniac.
L’équipe de Solhyd appliquera ses panneaux au nouveau projet de développement durable Transfarm de la KU Leuven, qui vise à dynamiser la bioéconomie circulaire émergente.
« Le nouveau centre de recherche soutient les chercheurs dans la mise à l’échelle des innovations en bioéconomie et en bioingénierie, de l’expertise en laboratoire à l’échelle pilote afin de mettre ces nouvelles méthodes sur le marché et de les introduire plus rapidement dans la société », explique Transfarm.
Transfarm est la dernière itération d’un centre de recherche agricole des années 1920. Dans sa nouvelle forme, le centre arbore 6000 mètres carrés de panneaux solaires, de pompes à chaleur et de contrôles des émissions pour le bétail, le tout dans le but de démontrer des méthodes d’agriculture sans fossiles.
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Image : Maison avec panneaux H2 sur le toit, gracieuseté de Solhyd.
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