La brillante invention de 3 jeunes Espagnols pour économiser une énergie propre et bon marché qui a conquis Dyson

Le l’énergie solaire continue de battre des records en Espagne. L’Union photovoltaïque espagnole (UNEF) a souligné dans un récent rapport que le photovoltaïque est déjà la technologie avec la plus grande capacité installée (32 GW), y compris l’autoconsommation. On estime que cette capacité pourra être augmentée de 28 GW supplémentaires d’ici 2026, date à laquelle on peut s’attendre à ce qu’elle dépasse l’énergie nucléaire dans notre pays. Cependant, et malgré des avancées récentes telles que le verre semi-transparent qui génère et stocke de l’énergie bon marché, les énergies renouvelables restent confrontées à un problème sérieux : leur production intermittente, conditionnée par les conditions météorologiques, qui conduit à un gaspillage d’énergie suffisant chaque année pour alimenter plus de 50 millions de foyers.

Pour le résoudre, il existe de multiples approches, des batteries solaires thermiques au béton qui stocke l’énergie, parmi lesquelles se distinguent les cellules à hydrogène, même si elles nécessitent encore de nouveaux développements et des cas d’utilisation pratiques. C’est ce sur quoi travaillent Anna Martín, Mariona Figueras et Marcel Rovira, une équipe de jeunes espagnols de 22 et 22 ans récemment diplômés de l’École universitaire de design et d’ingénierie de Barcelone (Elisava), qui Ils viennent de remporter la phase nationale du prestigieux James Dyson Award 2024.

Pour y parvenir, ils ont conçu et développé les premiers prototypes d’ATOM H2, un système modulaire capable de stocker de manière sûre et stable les surplus d’énergie renouvelable sous forme d’hydrogène pour garantir un approvisionnement électrique durable. “James Dyson est l’un des professionnels que nous avons étudiés dans le cadre de notre diplôme”, explique Rovira lors d’une conversation avec EL ESPAÑOL-Omicrono. “Leur méthodologie de prototypage rapide nous a beaucoup inspiré et nous sommes ravis de l’avoir utilisée pour en arriver là avec ATOM.” Aujourd’hui, alors qu’ils finalisent leurs premières preuves de concept, ils ont les yeux rivés sur devenez finalistes et concourez pour la version internationale du prixqui sera annoncé à la mi-octobre. “Nous sommes convaincus à 100% que nous allons gagner. Nous devons être humbles, mais nous nous reverrons là-bas.”

Apprivoiser l’hydrogène

Tout a commencé en 2022, alors qu’Anna Martín et Marcel Rovira étaient en deuxième année de leur diplôme d’ingénieur en design industriel à Elisava. “À l’université, nous avons consacré beaucoup de temps et d’efforts à des projets dont on nous avait dit qu’ils auraient un impact dans le monde réel, mais nous n’avons jamais vu que cela pourrait réellement se produire. Nous ne voulions pas que notre travail reste dans un tiroir“, se souvient Martin.

C’est pourquoi ils se sont concentrés sur la recherche de solutions pour stocker efficacement l’excédent d’énergie photovoltaïque et éolienne, un gaspillage qui pourrait alimenter ensemble la demande énergétique de l’Espagne et du Canada. “Nous l’avons travaillé comme notre propre sujet en dehors des cours le vendredi après-midi, avec un objectif qui nous motivait, celui de tirer le meilleur parti des énergies renouvelables.” Le père de Marcel, qui est physicien et leur a fait découvrir les possibilités offertes par l’hydrogène, et Lucas Vicen, de l’Institut Chimique de Sarriá (IQS), actuel CTO d’ATOM, ont collaboré à ce projet, déjà transformé en une startup à fort potentiel.

Grâce à ses premières idées et créations ils ont remporté le concours Imagine Planet Challenge, organisé par la Fondation La Caixace qui leur a permis de partir un été dans la Silicon Valley pour travailler avec des mentors et mieux définir leur business model. C’est dans cette zone que se sont concentrés les principaux changements par rapport à l’idée initiale.

« Au début, nous y voyions une solution adaptée aux habitations, en remplacement des batteries au lithium Tesla par exemple, mais le problème est que l’hydrogène est là où se trouvaient les batteries au lithium il y a 8 ans“, explique Anna Martín. ” C’est encore une technologie avec beaucoup de développement à venir et le coût est notre plus gros problème, puisqu’il serait environ trois fois le prix d’une batterie au lithium. Nous avons réalisé que nous ne pouvions pas être compétitifs sur ce marché”, reconnaît-il, et c’est pourquoi ils se sont concentrés sur d’autres utilisations, comme servir de générateur de secours pour les antennes de télécommunications dans les zones reculées.

Finalement, Elisava a accueilli favorablement le projet et, avec des investisseurs privés, a obtenu 50 000 euros pour développer un prototype qui pourrait quitter le laboratoire et être testé dans un scénario réel. C’est à ce moment-là que Mariona Figueras, une autre camarade de classe de la faculté, a rejoint l’équipe, “pour passer d’un petit prototype au pilote que nous avons déjà, pour lequel nous avons remporté le prix James Dyson en Espagne”. Cela comprend le stockage d’hydrogène à l’état solide, un échangeur de chaleur personnalisé et un système de circuit modulaire.

Comment ça marche

Pour expliquer le fonctionnement de ces premières unités ATOM H2, qui Ils n’utilisent pas de combustibles fossiles et ne génèrent aucun sous-produit autre que l’eau.Marcel Rovira prend la parole. “À partir du surplus d’énergie des panneaux solaires ou des éoliennes, nous effectuons l’électrolyse, un processus chimique qui permet de séparer l’oxygène et l’hydrogène de l’eau. Dans notre cas, nous gardons uniquement l’hydrogène et le stockons dans le but de le faire passer à travers un combustible. cellule, pour la reconvertir en électricité.

Il s’agit d’un procédé utilisé depuis des années et actuellement commercialisé par certaines entreprises, mais La valeur ajoutée d’ATOM H2 se concentre sur la modularité du système et dans la conversion de l’hydrogène en cellule à semi-conducteurs. “L’hydrogène est le gaz le plus léger qui existe et cela signifie qu’il en consomme beaucoup. Le stockage de grandes quantités de cette matière nécessite soit beaucoup de volume, ce que tout le monde ne possède pas, soit beaucoup de pression. Et la pression est un risque ainsi qu’un coût”.

Pour s’attaquer au problème, les membres de l’équipe ont opté pour la solution apportée par les hydrures, des combinaisons d’hydrogène et d’un élément métallique. “Tout comme on a rompu la liaison entre l’oxygène et l’hydrogène dans l’eau pour garder l’hydrogène, ici on reconstitue cet hydrogène mais avec un métal de transition”, explique Rovira. “Cette union transforme l’hydrogène d’un gaz à un état solide, et ainsi Vous n’avez plus de problèmes de volumes, de pression ou de sécurité“.

Des besoins différents

Les premières unités d’ATOM H2 sont conçu pour s’adapter aux différentes demandes énergétiques (en principe, de 1 à 15 kW, même s’ils n’excluent pas de l’étendre dans le futur), avec une capacité allant jusqu’à 5 modules de stockage verticaux, tout en permettant l’extension du système par l’ajout horizontal de nouveaux modules de base, selon à ce qu’ils disent. sur le site du projet.

“Il existe différents besoins en matière de demande énergétique et nous ne pouvons pas rivaliser avec des multinationales comme Siemens, qui ont opté pour des batteries à hydrogène à grande échelle pour un usage industriel”, explique Martín. “Notre conception nous permet d’être beaucoup plus évolutifscar nous fabriquerions seulement une unité de stockage au lieu de nous adapter à la demande variée de chaque client.

L’apparence des premiers prototypes est celle de un petit chariot à roulettes, compact et avec très peu de boutonsconçu pour être très facile à installer et pour pouvoir le déplacer sans effort excessif. “Nous avons d’abord réalisé notre premier cylindre de stockage avec impression 3D additive métallique, nous l’avons présenté dans un forum et c’est là que nous avons également suscité l’intérêt de Cellnex Telecom”, se souvient Mariona Figueras.

ATOM travaille désormais sur des unités de preuve de concept (PoC) pour la société énergétique Estanell et pour les tours de communication Cellnex. Généralement, ceux-ci disposent d’une réserve d’énergie alimentée au diesel, qui, dans les endroits éloignés, doit être transporté par hélicoptère, avec les complexités logistiques et économiques que cela implique. Dans le cas de l’ATOM H2, « si vous disposez de panneaux solaires et que vous y laissez notre générateur d’hydrogène, il n’est plus nécessaire de le changer fréquemment et d’utiliser du gasoil. Dans notre cas, Le carburant est auto-généré et cela, au niveau des opérations et des coûts, rend la tâche beaucoup plus facile.“explique Martín.

À l’avenir, Ils n’excluent pas de revenir à l’idée initiale de profiter de la polyvalence de leur invention pour des applications résidentielles.mais pour le moment, ils ne le considèrent pas comme réalisable. “Nous devons d’abord réduire les coûts des applications et des entreprises qui commencent à l’utiliser, afin qu’il apporte beaucoup de valeur au niveau industriel. Dans le futur, quand il sera industrialisé et que nous aurons trouvé notre place, nous aimerions attaquer ce marché. »

Aujourd’hui, une fois diplômé et se consacrant à 100% au projet, cette jeune équipe a franchi, grâce au James Dyson Award, “une étape très importante pour réaliser un rêve” qui peut apporter une contribution décisive à la fin du gaspillage des énergies renouvelables.