Je réfléchissais, naïvement, à la force de la gravité, qui est abondante et présente en grande quantité, constamment. J’en suis arrivé à discuter des sources d’énergie et de l’état actuel de la recherche et implementation :

Rémi 20/05/2024 :

Ne pourrions nous pas utiliser la gravité comme source d’énergie ? Le poids, n’est it pas une source d’énergie inépuisable ? A l’aide un cycle push/release/push ? L’énergie cinétique n’est elle pas une énergie ? Si la terre n’est pas un bon levier (ou pas assez efficace), quoi penser du soleil ? Ou d’un trou noir ?

Le cycle de l’eau, ne pourrait il pas être utilisé de façon encore plus efficace que les barrages, à l’aide de la pluie ? Un entonnoir assez grand pour récupérer la pluie, utiliser cette pluie pour générer l’énergie, et la laisser continuer le cycle (évaporation naturelle). Peut être qu’il faudrait beaucoup trop de pluie pour arriver à un peu d’énergie. Dépendrait beaucoup des saisons aussi. L’idée est là : qu’est ce qui génére beaucoup de poids et qui peut être relâchée « naturellement » pour être récapturé ?

Puis j’ai discuté avec Perplexity/Claude à ce propos : https://www.perplexity.ai/search/Y-a-t-0WyBFoLORD.JRlSIMyjVSw

Voici les échanges :

Rémi :

Y a t il des recherches sur l’utilisation de la gravité en tant que source d’énergie ?

Perplexity Claude :

Y a t il des recherches sur l’utilisation de la gravité en tant que source d’énergie ?

Oui, il y a actuellement plusieurs recherches et projets visant à utiliser la force de gravité comme source d’énergie renouvelable :

• Les systèmes de stockage d’énergie par gravité, comme ceux développés par Energy Vault, utilisent des grues pour soulever de lourds blocs de béton lorsqu’il y a un excès d’énergie renouvelable. L’énergie est stockée sous forme d’énergie potentielle de pesanteur. Lorsqu’on a besoin d’électricité, les blocs sont abaissés pour entraîner des générateurs.[2][17]
• La société écossaise Gravitricity développe des systèmes qui descendent de lourdes masses dans d’anciennes mines pour stocker l’énergie sous forme gravitaire et la restituer en remontant les poids.[12][13]
• L’hydroélectricité par pompage-turbinage, la forme la plus répandue de stockage d’énergie à grande échelle, utilise aussi la gravité. L’eau est pompée vers un réservoir en hauteur lorsque la demande est faible, puis turbinée pour produire de l’électricité aux heures de pointe.[3][12]
• Des chercheurs étudient des matériaux piézoélectriques pouvant générer un courant lorsqu’ils sont comprimés par une masse sous l’effet de la gravité.[3][14]

Cependant, la gravité ne crée pas d’énergie à proprement parler, elle permet seulement de la stocker sous forme d’énergie potentielle puis de la restituer.[5][11] L’énergie doit initialement provenir d’une autre source comme le soleil ou le vent. Mais la gravité offre une solution intéressante pour stocker les énergies renouvelables intermittentes à grande échelle.

Rémi :

Le cycle de l’eau, ne pourrait il pas être utilisé de façon encore plus efficace que les barrages, à l’aide de la pluie ? Un entonnoir assez grand pour récupérer la pluie, utiliser cette pluie pour générer l’énergie, et la laisser continuer le cycle (évaporation naturelle). Peut être qu’il faudrait beaucoup trop de pluie pour arriver à un peu d’énergie. Dépendrait beaucoup des saisons aussi. L’idée est là : qu’est ce qui génére beaucoup de poids et qui peut être relâchée « naturellement » pour être récapturé ?

Perplexity Claude :

Le cycle de l’eau, ne pourrait il pas être utilisé de façon encore plus efficace que les barrages, à l’aide de la pluie ? Un entonnoir assez grand pour récupérer la pluie, utiliser cette pluie pour générer l’énergie, et la laisser continuer le cycle (évaporation naturelle). Peut être qu’il faudrait beaucoup trop de pluie pour arriver à un peu d’énergie. Dépendrait beaucoup des saisons aussi. L’idée est là : qu’est ce qui génére beaucoup de poids et qui peut être relâchée « naturellement » pour être récapturé ?

Il y a effectivement des recherches en cours pour exploiter l’énergie de la pluie de façon plus efficace que les barrages traditionnels. Voici quelques pistes intéressantes :

• Des chercheurs chinois ont mis au point des « nanogénérateurs triboélectriques » capables de générer de l’électricité à partir de la friction des gouttes de pluie sur des panneaux solaires. Pour l’instant, cela produit peu d’énergie (dizaines de milliwatts par m2 quand il pleut, contre 100 à 300 watts par m2 pour le solaire par beau temps). Mais la technologie est prometteuse, surtout combinée au solaire.[4][12]
• L’idée d’utiliser de grands entonnoirs pour récupérer l’eau de pluie et la faire tourner des turbines existe. C’est le principe des systèmes de stockage d’énergie par pompage-turbinage, mais en utilisant directement l’eau de pluie plutôt que de pomper l’eau. Cela permettrait de stocker l’énergie sous forme gravitaire puis de la restituer en laissant l’eau s’écouler.[2][6]
• Plus généralement, la force de gravité est de plus en plus étudiée pour stocker de l’énergie, par exemple avec de lourdes masses que l’on soulève quand il y a un excédent d’électricité renouvelable, puis que l’on laisse redescendre pour entraîner des générateurs.[2][11]

Cependant, il faut garder à l’esprit quelques limites :

• La quantité d’énergie récupérable dépend beaucoup de la pluviométrie, qui varie selon les régions et les saisons. Ces systèmes seraient plus adaptés aux zones très pluvieuses.[6][15]
• La pluie ne crée pas d’énergie à proprement parler, elle permet seulement de la stocker sous forme gravitaire puis de la restituer. L’énergie vient initialement du soleil qui fait s’évaporer l’eau.[5][11]
• Pour obtenir des quantités significatives d’énergie, il faudrait des installations de très grande taille, ce qui pose des questions de faisabilité et d’impact environnemental.[10][15]

L’idée d’exploiter le cycle de l’eau et la gravité est donc pertinente, mais plutôt comme un moyen de stocker l’énergie issue d’autres sources renouvelables de façon décentralisée, pas comme une source d’énergie primaire pouvant remplacer les barrages à grande échelle. Des recherches sont encore nécessaires pour améliorer l’efficacité et réduire les coûts de ces technologies.

Rémi :

Une gravité « alternative » serait peut être la clé. Une gravité qui augmente puis diminue, permettrait à un ressort de capter l’énergie. L’alternance ou le flux continue d’énergie (solaire) pourraient être de bonnes pistes.

pourquoi ne fait on pas des panneaux solaire dans l’espace ?

Perplexity Claude :

Une gravité « alternative » serait peut être la clé. Une gravité qui augmente puis diminue, permettrait à un ressort de capter l’énergie. L’alternance ou le flux continue d’énergie (solaire) pourraient être de bonnes pistes.

pourquoi ne fait on pas des panneaux solaire dans l’espace ?

Il y a en effet des recherches en cours sur les centrales solaires spatiales, mais plusieurs défis technologiques et économiques restent à surmonter avant qu’elles ne deviennent une réalité :

– Le coût de lancement des panneaux solaires et des infrastructures nécessaires dans l’espace est encore très élevé, même si les prix des lancements diminuent. Assembler de grandes structures en orbite est complexe et onéreux.[1][13]

– L’environnement spatial est hostile, avec des problèmes comme les débris spatiaux, les radiations solaires intenses et la dégradation importante des panneaux photovoltaïques. Ces facteurs peuvent menacer l’intégrité des systèmes de centrales solaires spatiales.[1][11]

– La transmission de l’énergie collectée vers la Terre présente des défis techniques. Il y a un risque de perte d’énergie lors de la transmission, et la sécurité du transfert d’énergie sans fil à haute intensité doit être assurée.[1][10]

– Il y a des inquiétudes sur l’impact environnemental du lancement et du déploiement de satellites, ainsi que des risques potentiels pour la santé humaine liés à la transmission d’énergie par micro-ondes ou lasers.[1][6]

– Les centrales solaires spatiales doivent faire face à la concurrence des énergies renouvelables terrestres, qui deviennent de plus en plus efficaces et rentables. De plus, le besoin de solutions de stockage d’énergie sur Terre reste un facteur que les centrales spatiales ne résolvent pas.[1][14]

Néanmoins, des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années. Des démonstrateurs comme ceux de Caltech et Space Solar au Royaume-Uni ont prouvé la faisabilité de la transmission d’énergie sans fil depuis l’espace.[10][18] La NASA et d’autres agences spatiales étudient sérieusement cette technologie.[6][18]

À terme, une centrale solaire spatiale de grande taille pourrait fournir une puissance continue de plusieurs gigawatts, l’équivalent d’une centrale nucléaire, à un coût compétitif.[7][11] Mais des investissements importants dans la recherche et les infrastructures spatiales seront nécessaires pour y parvenir.

Rémi :

Je comprends. Le cour d’entretien doit être énorme aussi, aujourd’hui. il faudrait, dans l’idéal, que le réacteur spatial soit quasiment inusable pour éviter de devoir maintenir. la protection semble simple mais elle pose problème sur les parties qui ont besoin de recevoir la lumière. une matière qui ne laisse passer que la lumière et soit très résistante semble un défi

Perplexity Claude :

Vous soulevez en effet plusieurs points importants concernant les défis de l’énergie solaire spatiale et de la protection des panneaux contre les radiations :

• L’entretien et la maintenance des panneaux solaires dans l’espace sont effectivement très coûteux et complexes. Développer des panneaux plus durables et résistants aux radiations permettrait de réduire ces coûts. Des matériaux comme les polymères renforcés semblent prometteurs pour augmenter la durée de vie des panneaux spatiaux.
• Idéalement, les panneaux solaires spatiaux devraient être quasiment inusables pour limiter les opérations de maintenance. Des recherches sont en cours sur des matériaux auto-réparants qui pourraient corriger eux-mêmes certains dommages causés par les radiations.
• Protéger efficacement les cellules photovoltaïques sans bloquer la lumière dont elles ont besoin est un vrai défi. Les verres et revêtements utilisés doivent laisser passer un maximum de lumière visible et proche infrarouge tout en bloquant les UV et particules énergétiques. Des matériaux comme la silice fondue et le saphir sont étudiés pour leurs propriétés de transparence et de résistance aux radiations.
• Développer des matériaux à la fois très transparents, résistants aux radiations et suffisamment légers et peu coûteux pour un déploiement dans l’espace est un défi majeur. Des pistes comme les revêtements nanostructurés multicouches semblent prometteuses mais nécessitent encore des recherches.

En résumé, améliorer la durabilité et l’auto-réparation des panneaux, ainsi que les propriétés des matériaux de protection transparents, sera clé pour rendre l’énergie solaire spatiale plus viable économiquement. Des avancées significatives sont encore nécessaires mais la recherche progresse dans la bonne direction pour relever ces défis technologiques.

Rémi :

pourquoi bloquer les UV et les particules énergetiques ou plutôt pourquoi ne pas l’utiliser comme source d’énergie en les bloquant, justement ?

Perplexity Claude :

Il y a en effet des recherches intéressantes sur l’utilisation des rayons UV et des particules énergétiques comme source d’énergie, même si cela reste pour l’instant à un stade expérimental :
Des chercheurs étudient des matériaux piézoélectriques capables de générer un courant électrique lorsqu’ils sont comprimés par l’impact de particules énergétiques. L’énergie cinétique des particules est ainsi convertie en électricité.
Des panneaux solaires photovoltaïques spéciaux utilisant des semi-conducteurs à large bande interdite comme le nitrure de gallium (GaN) sont capables de convertir les UV en électricité avec un bon rendement. Cela permettrait de récupérer l’énergie des UV au lieu de simplement les bloquer.
Dans le domaine spatial, des concepts de centrales solaires orbitales envisagent de capter le rayonnement solaire, y compris sa composante UV, sans l’atténuation de l’atmosphère. L’énergie serait ensuite transmise au sol par faisceaux micro-ondes.
Cependant, il faut garder à l’esprit quelques limites :
Les flux d’UV et de particules énergétiques arrivant au sol sont relativement faibles comparés à l’énergie solaire totale. Leur contribution resterait donc marginale dans un mix énergétique.
La nocivité des UV et des particules de haute énergie pour le vivant impose de les bloquer efficacement si on veut les utiliser, ce qui ajoute une contrainte technique.
Pour les applications spatiales, la protection des équipements et des panneaux eux-mêmes contre les radiations reste un défi majeur qui impacte la durée de vie et le coût des systèmes.
Donc l’idée d’exploiter ces rayonnements énergétiques est séduisante, mais la priorité reste aujourd’hui de s’en protéger. Des progrès dans les matériaux et les technologies de conversion pourraient à terme permettre de mieux les valoriser comme ressource énergétique d’appoint, en complément d’autres sources renouvelables. Mais des verrous technologiques et économiques restent à lever.

Rémi :

Ne pourrions nous pas utiliser des systèmes de filtres qui ne laisse passer que ce que chaque filtre peut absorber sans dommages ?

Perplexity Claude :

Oui, l’utilisation de filtres sélectifs pour ne laisser passer que certaines longueurs d’onde est une piste intéressante pour optimiser la conversion photovoltaïque et protéger les cellules solaires :

• Des filtres optiques multicouches permettent de séparer les différentes parties du spectre solaire (UV, visible, IR) et de les diriger vers des cellules photovoltaïques spécialisées. Chaque type de cellule peut ainsi convertir de façon optimale la partie du spectre pour laquelle elle est conçue, sans être endommagée par les autres longueurs d’onde.
• Des revêtements nanostructurés sur les cellules elles-mêmes peuvent aussi jouer le rôle de filtres sélectifs. Ils laissent passer la lumière utile tout en réfléchissant les UV et l’infrarouge lointain, protégeant ainsi la cellule de la dégradation et de l’échauffement.
• Dans les cellules multi-jonctions, chaque sous-cellule agit comme un filtre pour les suivantes. La cellule supérieure absorbe les photons les plus énergétiques (bleu-UV) tandis que les cellules inférieures utilisent le reste du spectre (vert-rouge-IR). Cela permet d’atteindre des rendements records de 40-50%.
• Pour le photovoltaïque à concentration (CPV), des filtres dichroïques réfléchissent sélectivement différentes bandes spectrales vers plusieurs cellules optimisées. Cela évite d’exposer les cellules à des flux de lumière trop intenses qui les endommageraient.

L’enjeu est de développer des filtres optiques très sélectifs, stables dans le temps, et peu coûteux à grande échelle. Des progrès sont encore nécessaires dans les technologies de couches minces et de nanostructuration de surface pour généraliser ces approches. Mais à terme, l’utilisation astucieuse de filtres optiques sera sûrement un élément clé pour augmenter les rendements et la durée de vie des systèmes photovoltaïques.

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