Vera Moerbeek, doctorante néerlandaise installée depuis octobre au laboratoire Promes-CNRS d’Odeillo, niché à 1 800 mètres d’altitude près de Font-Romeu, a publié début avril, sur la revue en ligne The Conversation, un éclairage sur une expérience, toujours en cours, menée avec un prototype de système thermophotovoltaïque (ou TPV).

Plutôt que de convertir directement la lumière du soleil en électricité comme le font les panneaux solaires classiques, le TPV passe par une étape intermédiaire : la chaleur. Le rayonnement solaire concentré chauffe un bloc de matériau – du graphite, par exemple – à des températures pouvant dépasser 2 000 °C. Ce bloc incandescent émet alors un rayonnement infrarouge, capté par des cellules photovoltaïques spéciales qui le transforment en électricité. Entre les deux, l’énergie peut être stockée sous forme de chaleur, aussi longtemps que nécessaire.

L’intérêt majeur ? Se passer, au moins pour la partie stockage, des matériaux issus de terres rares comme le lithium, dont l’extraction soulève de lourdes questions environnementales et géopolitiques. L’exploitation de ces terres rares est d’ailleurs la principale critique faite par les pourfendeurs de la massification de l’usage des voitures électriques dans le monde.

« Avec le système qu’on développe, l’efficacité est moins importante que celle des batteries électrochimiques. Mais si on perd plus d’énergie, ça n’utilise pas de matériaux rares, c’est mieux pour l’environnement et ça va aussi être moins cher », explique la jeune chercheuse. Au final, « le coût par électricité stockée peut être moins élevé que pour le lithium », détaillait encore à L’Indépendant Vera Moerbeek.

À noter aussi que son système est également modulaire : pas besoin d’une centrale gigantesque. Des unités compactes – le bloc de graphite du prototype fait à peine cinquante centimètres – peuvent être réalisées selon les besoins.

Le laboratoire le plus grand du monde de sa catégorie

Cette expérience n’a pu se réaliser que dans un seul endroit au monde : au four solaire d’Odeillo, avec ses miroirs orientables qui concentrent le rayonnement solaire directement à l’intérieur du bâtiment. Cela rend possible le chauffage du bloc par énergie solaire. C’est ce qui rend le laboratoire Promes-CNRS unique au monde. Le prototype est piloté par son directeur de thèse, Maxime Giteau, en collaboration avec le laboratoire LAAS de Toulouse, situé sur le complexe spatial de Lespinet.

Animée d’une conscience écologique forte, Vera Moerbeek n’a pas choisi de travailler sur ce système par hasard. « J’aimerais bien que ça soit utile dans le monde », expliquait-elle. « Je crois que c’est nécessaire qu’en tant que scientifiques, nous réfléchissions au contexte sociétal dans lequel s’inscrivent nos travaux ».

Mais avant cela, la jeune chercheuse travaille sur l’étape suivante : améliorer l’efficacité de conversion des cellules TPV grâce aux « concentrateurs luminescents », une technique héritée du photovoltaïque solaire. L’objectif est de réduire la taille – et donc le coût – de ces cellules encore onéreuses. Le système n’en est encore qu’à l’étape des premières simulations, loin d’un produit commercial. Mais la chercheuse en est convaincue : « J’espère qu’il y aura quelqu’un de plus spécialisé en ingénierie qui prendra l’idée et la développera ».

C’est dans quelques années que l’on saura donc si la batterie qui va changer le monde est née en Cerdagne, dans les Pyrénées-Orientales.