Published June 29, 2010
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A technology developed at CERN captures the sun's energy
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A civil-engineering company has recently started using thermal solar panels based on ultra-high vacuum technology developed at CERN. By efficiently preventing heat loss, the technology allows water to be heated to several hundred degrees, even in a temperate climate.
On Tuesday 15 June the Geneva branch of the civil-engineering company Colas opened a new solar power plant based on ultra-high vacuum technology developed at CERN. Measuring a total of 80 square metres, the environmentally friendly "solar field" heats close to 80,000 litres of bitumen to 180 degrees. "To be able to reach such a high temperature, I drew on the ultra-high vacuum technologies I learned about at CERN", explains Cristoforo Benvenuti, who invented the panels.
The ultra-high vacuum is what makes these solar panels so innovative. "It's very attractive because it minimises heat loss", continues Benvenuti. "The temperature of a solar panel works like a bank account. When you're on a low income, one way of building up your account is to reduce your expenditure. It's the same thing with the panels: to increase the temperature you have to minimise heat loss. And vacuum is the best heat insulation technique Nature has to offer." Getter pumps are used to create the ultra-high vacuum. These pumps work a bit like chemical sponges, trapping any air molecules that are unlucky enough to get near them.
The second important ingredient, given the weather conditions in Geneva, is diffuse or indirect light, which is recovered using a reflective device consisting of two cylindrical mirrors (see photo). "The panels create steam, whether or not the sun is shining! This is very useful since, in Central Europe, diffuse light can represent more than 50% of the total solar energy available".
"All this is another example of how the technologies developed at CERN for fundamental research can lead to the development of innovative products", says Hartmut Hillemanns, a member of the Knowledge and Technology Transfer Group. Even if it typically takes 5 to 10 years to market them, the time and manpower needed to bring prototype technologies to the stage where they can be commercialised are a good investment. The resulting products help to underline the importance and usefulness of particle physics for society in general."
Cristoforo Benvenuti, seen with an example oh his invention: the ultra-high vacuum thermal solar panel.
Technological developments are springboards for innovation as they benefit research as well as industry, as Benvenuti confirms: "At first, I drew inspiration from CERN's ultra-high vacuum technologies, then that got me interested in Getter pumps. When I realised their advantages, I put them forward for use in the LEP and later the LHC, and they are widely used in the LHC today. It's therefore fair to talk of a two-way exchange that benefits both the solar industry and CERN!"
Watch the video on the solar panels:
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Une entreprise de génie civil utilise depuis peu, la technologie des panneaux solaires thermiques à ultravide développée au CERN. En évitant très efficacement les pertes thermiques, cette technologie chauffe un fluide à une température de plusieurs centaines de degrés, même en climat tempéré.
La succursale genevoise de l’entreprise de construction routière Colas a inauguré mardi 15 juin une centrale de panneaux solaires thermiques à ultravide, dont la technologie a été développée au CERN. D’une surface totale de 80 mètres carrés, ce « champs solaire » chauffe écologiquement près de 80 000 litres de bitume à 180 degrés. « Pour monter si haut en température, je me suis inspiré des technologies d’ultravide que j’avais apprises au CERN », explique Cristoforo Benvenuti, l’inventeur des panneaux.
En effet, l’ultravide est l’ingrédient qui rend ces panneaux solaires si innovants. « Il est très intéressant car il minimise les pertes de chaleur, poursuit Cristoforo Benvenuti. La température d’un panneau fonctionne comme un compte en banque. Quand on n’a pas beaucoup de revenus, une façon d’augmenter son compte en banque, c’est de diminuer ses dépenses. C’est la même chose pour les panneaux : pour monter la température, il faut éviter les pertes thermiques. Et le vide est le meilleur isolant thermique que la nature nous offre. » Pour maintenir cet ultravide, des pompes Getter sont utilisées. Elles fonctionnent un peu comme des éponges chimiques, en retenant les molécules d’air qui ont la malchance de s’y aventurer.
Le second ingrédient, non négligeable au vu des conditions météorologiques genevoises, est la lumière diffuse, aussi appelée lumière indirecte. Elle est récupérée par réflexion grâce à deux miroirs cylindriques (voir photo). « Ainsi, les panneaux produisent de la chaleur, qu’il y ait du soleil ou pas ! » C’est utile, car, en Europe centrale, la lumière diffuse peut dépasser 50% du total de la puissance solaire disponible.
« Tout cela montre encore une fois que les technologies initialement développées pour la recherche fondamentale peuvent conduire au développement de produits innovants, déclare Hartmut Hillemanns, membre du groupe du Transfert de technologies et de connaissances. Même si le délai de mise sur le marché est généralement compris entre 5 et 10 ans, l'investissement en temps et main-d'œuvre nécessaire pour que des technologies prototypes atteignent un niveau de commercialisation porte ses fruits et contribue à démontrer l’importance et l'utilité de la physique des particules pour la société en général. »
Cristoforo Benvenuti devant un exemplaire de son invenion: le panneau solaire thermique à ultravide.
En tout cas, les développements de technologies sont des tremplins à l’innovation, car ils n’apportent pas qu’à l’industrie, mais aussi à la recherche elle-même, comme l’atteste Cristoforo Benvenuti : « Au départ, je me suis inspiré des technologies d’ultravide du CERN. Puis cela m’a amené à m’intéresser aux pompes Getter. Quand j’ai compris leur intérêt, je les ai proposées pour le LEP et le LHC. Maintenant, elles y sont largement utilisées. Il y a donc eu en quelque sorte du va et vient ; c’est un échange profitable pour le solaire comme pour le CERN ! »
Regardez la vidéo sur les panneaux solaires :
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Additional details
Identifiers
- CDS
- 1274489
- CDS Report Number
- BUL-NA-2010-168
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