Énergie : des panneaux pluviaux pour produire de l’électricité ?
Après les panneaux solaires, des panneaux pluviaux ? Depuis longtemps, les scientifiques savent utiliser le potentiel énergétique généré par le mouvement de l’eau. Le captage de l’énergie des gouttes de pluie tombant du ciel fait cependant face, depuis longtemps, à des obstacles techniques jugés comme insurmontables par beaucoup. Néanmoins, des chercheurs chinois ont publié récemment une étude dans laquelle ils affirment être parvenus à créer des « panneaux pluviaux » qui seraient fonctionnels et très efficaces. Comment les scientifiques ont-ils, d’après eux, réussi à résoudre les difficultés auxquelles s’opposait cette technologie ? Comment ces panneaux fonctionnent-ils concrètement ? En tout cas, pouvoir produire de l’électricité même lorsqu’il pleut et que le temps est mauvais serait une avancée majeure sur le chemin de la transition écologique. Choisir.com vous dit tout sur cette avancée technologique prometteuse.

Générer de l’électricité grâce aux gouttes de pluie : des obstacles scientifiques anciens
Des « panneaux pluviaux » remplaceront-ils un jour, ou viendront-ils compléter, les panneaux solaires sur les toits ? Pendant longtemps, les scientifiques ont jugé que générer de l’électricité à partir de la pluie n’était pas possible. Pourtant, les tentatives n’ont pas manqué, mais des difficultés techniques majeures enterraient à chaque fois chacun des projets lancés.
Ce que les ingénieurs maîtrisent déjà depuis un certain temps : la technologie basée sur le contact entre solide et liquide. Le potentiel de génération d’énergie grâce au mouvement de l’eau a d’ailleurs permis de donner vie aux énergies :
- hydroélectrique. À ce sujet, l’énergie hydraulique et les barrages français se trouvent dans une situation difficile en 2023 ;
- houlomotrice, c’est-à-dire comptant sur la force des vagues. D’ailleurs, un grand projet de ferme houlomotrice sera installé au large de Biarritz, au Pays basque ;
- marémotrice. Une seule centrale électrique produisant ce type d’énergie existe en France, en Bretagne, non loin de Saint-Malo ;
- osmotique. Là aussi, une seule centrale existe en France, sur le delta du Rhône, en Camargue.
La technologie pour capter l’énergie d’une goutte de pluie existe également. Les ingénieurs utilisent des nanogénérateurs triboélectriques appelés, en anglais, les D-TENG. Cependant, ce procédé ne permet de collecter qu’une seule goutte de pluie tombante, ce qui forme un obstacle technique rendant cette méthode plutôt inefficace. En effet, l’énergie dégagée par la chute d’une seule goutte de pluie est extrêmement faible. La quantité produite par les D-TENG se mesure donc à l’échelle microscopique.
Toutefois, pourquoi cela fonctionne-t-il à grande échelle et en grande quantité pour le photovoltaïque et pas pour le pluvial ? Le captage d’une grande quantité d’énergie solaire est possible grâce au panneau photovoltaïque qui combine une série de petites cellules en un seul circuit. Néanmoins, cela ne fonctionne pas pour les cellules individuelles de collecte d’énergie d’eau de pluie. La cause : un phénomène appelé « capacité de stockage » dont l’impact est une perte de puissance trop importante d’une cellule à une autre. Les interconnexions tentées entre les cellules pluviales réduisaient de façon considérable leur rendement global. En conséquence, cette difficulté majeure rendait le projet de création d’un panneau pluvial plutôt irréalisable.
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faire une simulationDes chercheurs chinois affirment avoir conçu un modèle de panneau pluvial fonctionnel
Les certitudes scientifiques sont-elles en train d’être remises en cause ? On assiste en effet peut-être à une avancée technologique majeure en ce qui concerne les capacités de collecte de l’énergie des gouttes de pluie.
En juin 2023, une équipe de chercheurs de l’université de Tsinghua de Shenzhen, en Chine, a publié une nouvelle étude dans la revue iEnergy. Les scientifiques chinois affirment avoir mis au point une nouvelle méthode résolvant les problèmes auxquels les ingénieurs faisaient auparavant face. Selon eux, cette dernière permettrait de créer de véritables panneaux pluviaux dont les capacités pourraient même concurrencer les panneaux solaires ! « Les résultats pourraient ouvrir la voie à la récolte de l’énergie des gouttes de pluie à grande échelle », ont indiqué les chercheurs.
Ce n’est finalement que peu étonnant que l’annonce d’une telle innovation provienne de cette région du monde. En effet, la Chine est le pays qui :
- domine le marché des panneaux solaires ;
- produit 80 % de ses composants.
L’expertise y est donc aiguisée et c’est en partant de cet exemple que les scientifiques de l’université de Tsinghua ont travaillé. C’est ce qu’explique le professeur Zong Li, auteur principal de l’étude. « Se référant à la conception de panneaux solaires dans lesquels plusieurs unités de production d’énergie solaire sont connectées en parallèle pour alimenter la charge, nous proposons une méthode simple et efficace pour la récupération de l’énergie des gouttes de pluie », a-t-il fait savoir.
L’équipe chinoise a donc affirmé avoir trouvé une conception et une configuration qui :
- réduisent fortement le problème posé par la capacité de couplage ;
- pourraient donc rendre bien réels et fonctionnels les panneaux pluviaux.
Le processus décrit par les scientifiques paraît prometteur. Il offrirait une nouvelle façon d’agencer les cellules individuelles en un réseau capable de collecter et de stocker l’énergie pluviale pour des utilisations pratiques. Zong Li et ses collègues ont baptisé ce panneau pluvial la « surface FEP ».
Une puissance de production atteignant 200 watts par mètre carré
« Lorsque la goutte tombe sur la surface du panneau, [cette dernière] devient positivement chargée, et la surface FEP négativement chargée ». Voilà ce qu’explique le communiqué de presse qui a annoncé la publication de ces recherches. Ce dernier indique aussi qu’« après un long moment sur la surface, les charges sur la surface FEP s’accumuleront progressivement jusqu’à saturation. […] À ce stade, le taux de dissipation de la charge de surface du FEP est équilibré avec la quantité de charge générée par chaque impact de goutte ».
L’équipe de chercheurs a indiqué être parvenue à réduire la capacité de couplage et à rendre la collecte d’énergie des panneaux pluviaux viable en :
- faisant fonctionner les cellules individuelles indépendamment ;
- trouvant la bonne épaisseur de surface pour le panneau.
Ils affirment aussi avoir trouvé ce qu’ils pensent être le design optimal pour que cette nouvelle technologie d’énergie renouvelable devienne une réalité pratique.
En termes de capacité de production, les scientifiques chinois se sont également montrés très satisfaits. « La puissance de sortie maximale des générateurs […] atteint 200 watts par mètre carré », expliquent-ils. Il s’agirait donc d’une technologie dotée de capacités très intéressantes, montrant « ses avantages en matière de collecte d’énergie de pluie de grande surface », selon Zong Li. D’après les chercheurs chinois, l’amélioration des capteurs pluviaux, et donc de cette technologie, est également encore possible. De quoi faire de cette énergie de demain un nouveau levier à actionner pour atteindre au plus vite la nécessaire transition écologique ?
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