La start-up américaine Heliogen a inventé un procédé capable d’atteindre des températures jamais vues grâce à la concentration solaire thermodynamique. Cette technologie pourrait réduire drastiquement les émissions de gaz à effet de serre générées par la production de béton ou d’acier, ou bien encore servir à fabriquer de l’hydrogène « verte ».

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Le 18 novembre dernier, le gratin des investisseurs de la Silicon Valley s'est réuni sur un site industriel près de Lancaster en Californie, pour assister à la démonstration d'une technologie révolutionnaire : atteindre des températures de 1.000 °C grâce au soleilsoleil. De quoi décarboner les industries les plus polluantes de la planète et générer de l'électricité verteélectricité verte à grande échelle.

Cette promesse est celle de Heliogen, une nouvelle start-upstart-up que vient de créer Bill Gross, le fondateur d'Idealab, l'un des plus gros incubateurs technologiques américains. Preuve de l'intérêt suscité par son procédé, et bien qu'il n'en soit encore qu'à l'état préliminaire, Heliogen compte déjà des investisseurs prestigieux comme Bill GatesBill Gates, Patrick Soon-Shiong ou Kittu Kolluri, des milliardaires à la tête des plus gros fonds d'investissements mondiaux.

Heliogen s'appuie sur une technologie déjà connue depuis l'Antiquité, à savoir le solaire à concentration thermodynamique. Ce système utilise des milliers de miroirsmiroirs paraboliques (appelés héliostats) pour faire converger les rayons du soleil vers une tour contenant un fluide caloporteurfluide caloporteur (généralement de l'eau) qui va faire tourner une turbine grâce à la chaleurchaleur. Il existe déjà plusieurs centrales de ce type en Andalousie, à Dubaï ou en Californie.

Les miroirs sont réalignés en temps réel par l'intelligence artificielle pour obtenir le rayon lumineux le plus puissant possible. © BusinessWire
Les miroirs sont réalignés en temps réel par l'intelligence artificielle pour obtenir le rayon lumineux le plus puissant possible. © BusinessWire

Des miroirs qui ajustent en permanence leur position

Mais là où les centrales thermodynamiques actuelles atteignent au maximum une température de 560°, Heliogen promet de dépasser les 1.000 °C, voire les 1.500 °C. Plutôt que de construire toujours plus de miroirs, la start-up parie sur l'intelligence artificielleintelligence artificielle pour optimiser la concentration de chaleur en modifiant l’orientation des panneaux en temps réel. « Même s'ils sont bien alignés au départ, les miroirs se déforment au fil du temps, sont désaxés par le ventvent ou lorsque le sol s'affaisse, explique Bill Gross au site Vox. C'est à peine quelques centimètres, mais quand on les additionne, cela fait une grosse différence ».

Afin de résoudre ce problème, Heliotrop a installé des caméras mesurant précisément la position de chaque miroir en prenant des points équidistants autour de celui-ci (la caméra ne pouvant pas observer directement le miroir sans quoi elle fondrait étant donné l'intensité de la lumièrelumière). Ainsi, l'alignement de chaque miroir permet de faire converger plus efficacement la lumière sur un point donné, d'environ 50 cm de diamètre. Une performance rendue possible par l'augmentation exponentielle des capacités de calcul, « dont on ne disposait pas encore il y a 5 ans », révèle Bill Gross.

Décarboner la fabrication de béton et d’acier

Atteindre des températures aussi élevées que 1.000 °C procure naturellement un avantage pour la production d'électricité : plus l'eau est chauffée, plus la puissance injectée dans la turbine est élevée. La chaleur emmagasinée pourrait également servir de dispositif de stockage durant la nuit.  Mais la start-up vise surtout les usages industriels, notamment la production d'acieracier et de bétonbéton. Ces deux activités sont très émettrices de gaz à effet de serregaz à effet de serre car elles nécessitent d'atteindre des températures proches de 1.500 °C pour chauffer le coke ou le mélange d'argileargile et de calcairecalcaire. La fabrication de béton est ainsi responsable à elle seule de 8 % des émissionsémissions mondiales de CO2. D'après la start-up, ces entreprises pourraient réduire leur consommation d'énergies fossilesénergies fossiles de 60 % en utilisant l'électricité fournie par son système.

Le solaire à concentration thermodynamique à plus de 1.000 °C permettrait de réduire drastiquement les émissions de gaz à effet de serre générées par la fabrication de ciment ou d’acier, deux des industries les plus polluantes au monde. © Heliogen, YouTube

De l’hydrogène « verte » à volonté

Un autre débouché prometteur est celui de l'hydrogènehydrogène, un potentiel carburant pour les voituresvoitures du futur. Actuellement, la fabrication d’hydrogène repose essentiellement sur le reformage du gaz naturelgaz naturel par de la vapeur d'eau, un procédé pas très écologique. Il est aussi possible d'obtenir de l'hydrogène par électrolyseélectrolyse de l'eau, mais cette méthode est très peu efficace et nécessite beaucoup d'énergie. Les très hautes températures du solaire thermodynamiquethermodynamique de Heliogen permettraient en théorie d'obtenir de cette fameuse hydrogène « verte », le Graal des industriels.

Une version réduite de ce système à concentration solaire composée de 70 miroirs a été testée apparemment avec succès. Un déploiement à échelle « normale » couvrirait environ 8.000 mètres carrés, environ l'équivalent d'un terrain de football. Beaucoup moins que ces centrales classiques, dont la plus grande, dans le désertdésert de Mojave aux États-Unis, s'étend sur 14 km2 avec ses 173.500 miroirs héliostats.