Des chercheurs utilisent ces cristaux pour stocker l’énergie solaire en été puis chauffer des bâtiments en hiver. Grâce à cette technologie, les panneaux solaires thermiques pourraient apporter une solution au stockage longue durée de chaleur.
La zéolithe – “la pierre qui bout” en grec – est un cristal qui contient de l’alumine et de la silice. Sa structure poreuse offre une grande surface d’adsorption, ce qui permet aux zéolithes d’adsorber de grandes quantités de vapeur d’eau. Cela provoque une réaction chimique qui dégage de la chaleur.
Des chercheurs allemands utilisent ces propriétés pour un stockage saisonnier de l’énergie solaire.
En été, les panneaux solaires thermiques emmagasinent la chaleur dans les petites billes de zéolithes, sous forme chimique. Elles stockent ainsi trois fois plus de chaleur que l’eau et évitent les déperditions. Le stockage reste stable durant des semaines ou des mois. En hiver, on active les zéolithes par contact avec de la vapeur d’eau, ce qui – par réaction chimique – dégage une grande quantité de chaleur.
Avec le retour de l’été, les panneaux solaires sèchent les billes humidifiées et c’est reparti pour un cycle.
D’où l’idée d’utiliser ce processus pour chauffer des bâtiments lors des saisons froides, sans gaz ni mazout, avec la seule énergie solaire.
85% des besoins de chauffage
L’Université de Stuttgart a ainsi développé une maison test en préfabriqué. Elle est volontairement mal isolée et équipée de panneaux solaires thermiques (photos ci-dessous).
A l’intérieur de la maison, la chaleur solaire est emmagasinée par sorption dans un système de stockage de 4,3 m3.
Ce volume est certes conséquent, mais – pour des applications résidentielles – les chercheurs envisagent d’intégrer les zéolithes dans les murs du bâtiment et gagner ainsi de la place.
La maison test est habitée par les chercheurs, qui ont donc besoin de chauffage en automne et hiver, comme toute habitation sous nos latitudes.
Résultats : l’énergie solaire couplée aux zéolithes permet de couvrir 85% des besoins de chauffage. Un chauffage d’appoint vient couvrir les 15% restants.
Le mécanisme de stockage solaire est détaillé (en anglais) sur le site de l’Université (https://www.igte.uni-stuttgart.de/en/research/research_hrt/completed-projects/solspaces/ ).
Principal défi pour rendre ce système opérationnel : maintenir les zéolithes au sec durant toute la phase de stockage.
Les zéolithes sont non-toxiques, non-inflammables et faciles à manipuler. Elles peuvent être utilisées dans le secteur résidentiel sans réserve.
Une technologie prometteuse
A Munich, un démonstrateur de grande taille a été connecté à un réseau de chaleur – dès 1996 – et permet de chauffer une école et un club de jazz : 7 tonnes de zéolithes permettent de fournir une puissance de 95 kW durant 14 heures par jour, avec un maximum de 130 kW. De 1300 à 1400 kWh sont stockés à 130 ° C, soit 125 kWh/m3. Le rendement de stockage atteint 92%.
Cette technologie, bien qu’encore au stade de la recherche, s’annonce prometteuse et pourrait offrir de nouvelles applications aux panneaux solaires thermiques.
Dans l’immédiat, c’est le solaire photovoltaïque qui offre des solutions concrètes grâce au PVheater : les surplus d’électricité solaire chauffent un ballon d’eau qui alimentera l’habitation en eau chaude sanitaire.
Mais, à terme, les panneaux solaires thermiques couplés aux zéolithes pourraient revenir dans la course vers des bâtiments zéro carbone.
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