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En plein réchauffement climatique et face à la pénurie des ressources fossiles, il serait vraiment très astucieux de convertir la chaleur ambiante en électricité. Des chercheurs du MIT sont parvenus à relever ce défi en mettant au point une technologie qui permet de produire de l’électricité à une température peu élevée. DGS vous explique tout sur cette ingénieuse innovation.
Imaginez un appareil qui peut produire de l’électricité en utilisant uniquement la chaleur ambiante. Une étude réalisée aux Etats-Unis par l’Académie nationale des sciences démontre que cela sera bientôt possible. En effet, une équipe du MIT a créé une cellule électrochimique capable de convertir la chaleur en électricité en utilisant des différentiels de température.
La cellule n’a besoin que de chaleur ambiante (moins de 100 °C) pour recharger ses batteries. C’est une innovation importante par rapport aux dispositifs similaires qui nécessitent un circuit externe ou de hautes températures (300 °C). « C’est une excellente idée de récupérer de l’énergie électrique dans la chaleur perdue », explique Anthony Vassallo, président de Delta Electricity qui développe des énergies durables à l’université de Sydney.
A des températures élevées (60 °C), la cellule qui est constituée de nanoparticules de bleu de Prusse et de ferrocyanure se recharge et après refroidissement à 15 °C, la cellule décharge son énergie. A basse température, la cellule décharge plus d’énergie que ce qui a été utilisé pour la recharger, elle a donc converti la chaleur en électricité.
La quantité d’énergie thermique générée dépend de la température et du cycle de Carnot. La limite de Carnot est la valeur absolue maximale de l’énergie thermique qui peut être convertie en électricité utile. Par exemple, dans les voitures, l’efficacité de la chaleur du moteur a atteint environ 20 %, alors que la limite Carnot, l’efficacité absolue qui pourrait être atteinte à cette température de fonctionnement, est de 37 %.
La conversion de l’énergie thermique n’est très efficace que si la température est élevée. Les dispositifs de conversion de chaleur à basse température ne seront donc jamais en mesure d’atteindre de hauts rendements de conversion. Ce premier prototype ne peut convertir que 2 % de l’énergie thermique en électricité, et le professeur Vassallo annonce que sa limite de Carnot sera inférieure à 10 %. « Bien que le rendement puisse sans aucun doute être amélioré, il y a des limites thermodynamiques telles que l’efficacité maximale sera toujours assez faible », explique-t-il.
Lorsque les rendements de conversion sont faibles (c’est-à-dire des watts plutôt que des kilowatts), Damon Honnery, ingénieur de recherche et professeur agrégé à l’université Monash, a déclaré que « surmonter les pertes du système peut être un obstacle technique important ». Mais ce prototype n’est pas mal du tout. En effet, « il y a une importante demande car de nombreux systèmes électriques nécessitent une faible puissance pour fonctionner ».
Les chercheurs souhaitent utiliser cette technologie pour récolter de la chaleur dans les régions éloignées mais comme les panneaux solaires dominent déjà le marché et qu’ils ont un meilleur rendement, il est peu probable de les remplacer à court terme. Adam Best, directeur de recherche au CSIRO, suggère d’utiliser cette technologie dans les installations industrielles ou en tandem avec d’autres systèmes de production d’énergie pour améliorer leur rendement.
Cette cellule électrochimique qui permet de convertir la chaleur ambiante en courant électrique est vraiment très innovante. Au bureau, on félicite les ingénieurs qui ont mis cette technologie au point et on espère qu’elle se démocratisera pour compléter les autres systèmes de production d’énergie. Et vous, pensez-vous que l’énergie écologique va continuer de progresser et de s’étendre ?
Par William Arsac, le
Source: Phys