Clean Energy / Energie Propre - Phase 2 (WCG)


Solaire

Découvrir de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires, puis d'appareils de stockage d'énergie, puis d'appareils de stockage d'énergie

INSCRIPTION win

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URL du projet : http://www.worldcommunitygrid.org/

Début de la phase I : le 5 décembre 2008

Fin de la phase I : 12 octobre 2009

Début de la phase II : le 28 juin 2010

Configuration minimale : 1024 Mo de Mémoire Vive et 2 048 Mo d'espace disque disponible.

Publication : 16/08/2011

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Statistiques

SOMMAIRE :

 

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  • Les résultats : Domaine public

Le World Community Grid met sa technologie à disposition des seules organisations publiques ou à but non lucratif pour qu'elles l'utilisent dans des recherches humanitaires qui, autrement, risqueraient de ne pas aboutir en raison du coup élevé de l'infrastructure informatique nécessaire en l'absence d'infrastructure publique. Dans le cadre de notre engagement à faire progresser le bien-être de l'homme, tous les résultats seront versés au domaine public et transmis à la communauté scientifique mondiale.

 

 

 

 

Le projet Energie Propre

 

Statut et résultats du projet :
Vous trouverez des informations sur le projet Energie propre dans ces pages et sur le site Web Energie propre. Les dernières mises à jour du statut sont aussi disponibles sur ce site. Pour envoyer des commentaires ou poser des questions sur ce projet, visitez le Forum Energie propre - Phase 2. Un article est paru sur le site Nature concernant l'avancement du projet (article en français)


Mission
:
La mission du projet Energie propre est de trouver de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires, puis d'appareils de stockage d'énergie. En exploitant l'immense pouvoir du World Community Grid, les chercheurs peuvent calculer les propriétés électroniques de centaines de milliers de matériaux organiques (des milliers de fois plus que ce qui pourrait être testé en laboratoire) et identifier les candidats les plus prometteurs pour mettre au point une technologie énergétique solaire abordable.

Importance :


Nous sommes à l'ère de l'énergie. L'économie actuelle basée sur les combustibles fossiles doit laisser place à l'économie basée sur l'énergie renouvelable : ce chemin est l'un des plus grands défis auxquels l'humanité doit faire face. La chimie peut permettre de relever ce défi grâce à la découverte de nouveaux matériaux collectant efficacement la radiation solaire, stockant l'énergie pour un usage ultérieur et reconvertissant l'énergie stockée lorsque nécessaire.

Le projet Energie propre se sert de la chimie par modélisation numérique et de la volonté des personnes d'aider à rechercher les meilleures molécules possibles pour les plaques photovoltaïques organiques afin de fournir des cellules solaires bon marché, pour les polymères des membranes employées dans les cellules de combustible afin de produire de l'électricité et pour aboutir à une meilleure méthode d'assemblage des molécules pour fabriquer ces appareils. En aidant à faire des recherches par combinaisons parmi les systèmes potentiels, les bénévoles du World Community Grid contribuent à cet effort.

Approche :


Les chercheurs utilisent les calculs des mécanismes moléculaires et des structures électroniques pour prévoir les propriétés optiques et de transport des molécules pouvant devenir la prochaine génération de matériaux pour les cellules solaires.

a) Pendant la phase 1 ont été effectués des calculs de mécanismes moléculaires : lors de la première phase du projet, les calculs étaient destinés à comprendre comment des molécules candidates hypothétiques se regroupaient pour former un solide (cristal, film, polymère, etc.) et à prévoir si ce solide aurait les propriétés électroniques appropriées pour être utilisé dans des cellules solaires. Ces calculs ont été réalisés lors de la phase 1 du projet à l'aide du logiciel de mécanismes moléculaires CHARMM mis au point par le groupe Karplus à l'université d'Harvard. Pour en savoir plus, voir Projet Energie propre - Phase 1.

b) Pendant la phase 2 sont effectués des calculs de structures électroniques : pour obtenir des propriétés optiques, électroniques et physiques plus précises des matériaux solaires candidats, des calculs de mécanique quantique sont exécutés pour chaque candidat. Ces calculs seront effectués avec le logiciel de chimie quantique Q-Chem développé par Q-Chem, Inc. Ce travail donnera une base de données utile d'informations sur les propriétés d'un grand nombre de composés. Cette phase apportera également des données directes aux groupes menant les expériences afin de les aider à concevoir de meilleures cellules solaires.

 

 

 

Détails du projet

Le World Community Grid et les chercheurs du département de chimie et biochimie de l'université d'Harvard collaborent pour mettre au point des cellules solaires performantes et bon marché à l'aide de matériaux moléculaires organiques, en vue de répondre aux besoins futurs en énergie via des ressources énergétiques renouvelables.

Si le coût des cellules solaires actuelles était divisé par 5 ou 10, de nombreux pays s'en serviraient pour produire 20% de leur électricité à partir de l'énergie solaire. On peut raisonnable s'attendre à ce que le coût de fabrication des cellules solaires en silicone soit divisé par 2 ou 3 si le secteur se développe et que des économies d'échelle sont réalisées, mais c'est insuffisant pour révolutionner l'emploi de cellules solaires.

Vu le besoin émergent de cellules solaires meilleur marché, la recherche dans le domaine des cellules solaires organiques ou à base de carbone ouvre la porte à des matériaux de faible coût et à un processus de fabrication bon marché grâce à des machines à revêtement à rouleaux de grand débit (semblables aux presses à journaux). Ces matériaux, essentiellement composés d'atomes de carbone, peuvent potentiellement combiner les propriétés électriques des semi-conducteurs conventionnels avec les excellentes propriétés mécaniques et de traitement de matériaux plastiques.

Les cellules solaires organiques actuelles ont atteint des performances de conversion de puissance de l'ordre de 5% et une durée de vie de plus de 1 000 heures d'éclairage continu, proche des valeurs nécessaires pour pénétrer le marché des cellules solaires dans certains créneaux. Exemples de produits du marché des cellules solaires organiques : chargeurs de batterie portables pour les téléphones et les ordinateurs portables, générateurs d'électricité d'urgence et équipement d'extérieur (comme des tentes et des sacs à dos). Toutefois, pour atteindre une large part de marché et pour répondre en particulier à la demande d'énergie mondiale en 2050 (voir Projet Energie propre - Phase 1), l'efficacité et la durée de vie de ces photovoltaïques doivent augmenter considérablement. Par exemple, des performances de l'ordre de 15% et une durée de vie de plus de 10 000 heurs sont des attentes raisonnables pour utiliser ces matériaux comme source principale d'énergie dans le monde les années qui viennent.

 

Projet KVA SOFT CITIES avec des toits photovoltaïques organiques. MITEI et le gouvernement du Portugal. Consultez MIT Spectrum, http://www.kvarch.net et Azure 10 Great Ideas. Crédit photo : KVA Matx

Le World Community Grid et le projet Energie propre

L'informatique distribuée repose sur l'idée que la puissance de calcul du monde n'est plus concentrée dans des centres de supercalculateurs ; à la place, le travail est réparti entre des centaines de millions d'ordinateurs personnels à travers la planète. Par conséquent, l'informatique distribuée est une façon de découvrir de nouvelles ressources computationnelles pour la communauté scientifique. A partir d'un effort scientifique collaboratif, les scientifiques du département de chimie et de biochimie de l'université d'Harvard ont établi un partenariat avec le World Community Grid d'IBM et une importante base de bénévoles pour utiliser son énorme infrastructure d'informatique en réseau. En décembre 2008 a été lancé le projet Energie propre (voirProjet Energie propre - Phase 1). L'importance de ce partenariat tient au fait que l'énorme puissance de calcul du World Community Grid peut être déployée pour : 1) concevoir des milliers de matériaux conventionnels ou non et adaptés aux applications de cellules solaires au niveau moléculaire et 2) créer une base de données publique de structures moléculaires et de propriétés photovoltaïques (telles qu'issues des méthodes de chimie quantique) à la disposition des chercheurs.

Lors de la phase 1 du projet a été utilisé le logiciel CHARMM pour prévoir comment des molécules candidates possibles se regroupent pour former un solide et savoir si les propriétés de ce solide sont appropriées pour une utilisation dans des cellules solaires. Pour la phase 2 du projet sont effectués des calculs de mécanique quantique afin de prévoir avec plus de précision si ces solides candidats possèdent les propriétés électroniques et physiques pour intervenir dans la fabrication de cellules solaires. Ces calculs de structures électroniques seront effectués avec le logiciel de chimie quantique Q-Chem développé par Q-Chem, Inc. L'espoir est d'atteindre la puissance prévue et d'offrir aux scientifiques les données nécessaires pour mettre au point de nouveaux composés de grande qualité pour des dispositifs pratiques : matériaux stables à l'air, profils d'absorption compatibles avec le spectre solaire et caractéristiques de transport de porteur de charge élevée.

Finalement, grâce au soutien du World Community Grid, les scientifiques de l'université d'Harvard espèrent créer des matériaux susceptibles de produire des cellules solaires efficaces et peu coûteuses qui représenteront une solution viable à nos futurs besoins en énergie.

 

 

 

Les participants aux recherches

Le projet Energie propre s'inscrit dans un effort plus important pour développer une technologie d'énergie propre. L'équipe est dirigée par le professeur adjoint Alán Aspuru-Guzik de l'université d'Harvard (Cambridge, Massachusetts, Etats-Unis).

L'équipe du projet Energie propre inclut :


Collaborateurs :

 

 

 

La Gestion de son compte

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Choisir Mes Calculs dans le menu en haut.

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L'écran de veille


Energie Propre