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Des chercheurs ont conçu une source d’énergie modulaire, hors réseau et peu coûteuse, qui peut produire efficacement de l’électricité la nuit. Ce système utilise une technologie disponible dans le commerce et pourrait éventuellement contribuer à répondre aux besoins d’éclairage nocturne dans les zones urbaines ou à fournir de l’éclairage dans les pays en développement.

Produire de l’électricité la nuit

Bien que l’énergie solaire présente de nombreux avantages, son utilisation dépend fortement de la distribution de la lumière du Soleil, qui peut être limitée en de nombreux endroits et qui est totalement indisponible la nuit. Les systèmes qui stockent l’énergie produite pendant la journée sont généralement coûteux, ce qui augmente le coût de l’utilisation de l’énergie solaire.
Pour trouver une alternative moins coûteuse, des chercheurs dirigés par Shanhui Fan de l’université de Stanford se sont penchés sur le refroidissement radiatif. Cette approche utilise la différence de température résultant de la chaleur absorbée par l’air ambiant et l’effet de refroidissement radiatif d’un espace froid pour produire de l’électricité.
Dans la revue Optics Express les chercheurs font la démonstration théorique d’une approche optimisée du refroidissement radiatif qui peut générer 2,2 watts par mètre carré avec un appareil sur le toit qui ne nécessite pas de batterie ou d’énergie externe. C’est environ 120 fois la quantité d’énergie qui a été démontrée expérimentalement et suffisamment pour alimenter des capteurs modulaires tels que ceux utilisés dans des applications de sécurité ou environnementales.
« Nous travaillons à la mise au point d’une production d’éclairage durable et à haute performance qui puisse permettre à tout le monde, y compris dans les zones rurales et en développement, d’accéder à des sources d’énergie d’éclairage fiables et durables à faible coût », a déclaré Lingling Fan, premier auteur de l’article. « Une source d’énergie modulaire pourrait également alimenter des capteurs hors réseau utilisés dans diverses applications et être utilisée pour convertir la chaleur résiduelle des automobiles en énergie utilisable ».

Maximiser la production d’énergie

L’un des moyens les plus efficaces de produire de l’électricité par refroidissement radiatif est d’utiliser un générateur thermoélectrique. Ces appareils utilisent des matériaux thermoélectriques pour produire de l’énergie en convertissant les différences de température entre une source de chaleur et le côté froid de l’appareil, ou refroidisseur radiatif, en une tension électrique.
Dans ce nouveau travail, les chercheurs ont optimisé chaque étape de la production d’énergie thermoélectrique afin de maximiser la production d’énergie pendant la nuit à partir d’un dispositif qui serait utilisé sur un toit. Ils ont amélioré la collecte de l’énergie de manière à ce qu’une plus grande quantité de chaleur de l’air ambiant circule dans ce système et ont incorporé de nouveaux matériaux thermoélectriques disponibles dans le commerce qui améliorent la manière dont cette énergie est utilisée par ce dispositif.
« L’une des innovations les plus importantes a été la conception d’un émetteur sélectif qui est fixé sur le côté froid du dispositif », a déclaré Wei Li, membre de l’équipe de recherche. « Cela permet d’optimiser le processus de refroidissement radiatif afin que le générateur d’électricité puisse se débarrasser plus efficacement de la chaleur excessive. »
Les chercheurs ont démontré cette nouvelle approche en utilisant la modélisation informatique pour simuler un système avec des paramètres physiques réalistes. Ces modèles ont reproduit fidèlement les résultats expérimentaux précédents et ont révélé que le système optimisé conçu par les chercheurs pourrait se rapprocher de ce qui a été calculé comme l’efficacité maximale en utilisant la conversion thermoélectrique.

Il pourrait fonctionner autant le jour que la nuit

En plus de réaliser des expériences, les chercheurs examinent également des conceptions optimales pour faire fonctionner ce système pendant la journée, en plus de la nuit, ce qui pourrait élargir les applications pratiques de ce système.
Cette recherche a été publiée dans Optics Express.
Source : The Optical Society
Crédit photo : Pixabay