Les infrarouges : une nouvelle source d’énergie renouvelable ?

Alors que le soleil décroche dans le ciel, quel serait le meilleur système capable de prendre le relais des centrales solaires photovoltaïques ? Une batterie, ou un vieux générateur diesel ? Pourquoi pas quelque chose d’étrange et de nouveau !

Des physiciens de l’ingénierie et des sciences appliquées de Harvard (SEAS) envisagent de créer un dispositif qui récupère l’énergie des émissions infrarouges transmises de la Terre vers l’espace.

Chauffée par le soleil, notre planète se réchauffe le jour et renvoie la nuit la chaleur accumulée vers le vide "glacial" de l’espace. Grâce aux progrès technologiques récents, les chercheurs sont convaincus que ce déséquilibre thermique pourrait bientôt être transformé en courant continu? Nous pourrions ainsi profiter d’une vaste source d’énergie inexploitée.

"Ce n’est pas du tout évident au premier abord ! Comment générer de la puissance électrique avec de la lumière infrarouge émise en direction de l’espace" s’exclame le chercheur principal Federico Capasso. "C’est plutôt étrange ! produire de l’énergie par émission et non par absorption de lumière. Ce phénomène est logique physiquement une fois que vous avez abordé le sujet, mais reste assez déconcertant. Nous parlons ici de l’utilisation de la physique à l’échelle nanométrique pour une toute nouvelle application".

"D’une manière générale, l’infrarouge moyen (mid-IR) a été largement négligé du spectre", ajoute F. Capasso. "Même pour la spectroscopie, jusqu’à ce que le laser à cascade quantique soit né, le mid-IR était considéré comme une zone très difficile à atteindre. Les gens avaient tout simplement mis des oeillères".

Les infrarouges : une nouvelle source d'énergie renouvelable ?

[ Federico Capasso (g), Steven J. Byrnes (r) ]

L’équipe de scientifiques propose quelque chose qui ressemble à un panneau solaire photovoltaïque, mais au lieu de capter la lumière visible, le dispositif produit de l’énergie électrique en libérant la lumière infrarouge.

"La lumière du soleil possède de l’énergie, c’est pourquoi le photovoltaïque est logique, vous devez juste recueillir l’énergie. Mais ce n’est pas aussi simple que cela, et capter l’énergie de la lumière infrarouge est encore moins intuitif", explique également Steven J. Byrnes co-auteur. "Il n’est pas évident de connaître combien de puissance vous pourrez générer de cette manière, ou si cela vaut la peine de poursuivre, jusqu’à ce que vous vous asseyez et faites le calcul."

Au final, la puissance reste modeste mais bien réelle. Comme le fait remarquer J. Byrnes, "le dispositif pourrait par exemple être couplé avec une cellule solaire, pour obtenir une puissance supplémentaire la nuit, sans coût d’installation supplémentaire."

Pour montrer l’éventail des possibilités, l’équipe du Pr. Capasso propose deux différentes sortes de récupérateur d’énergie émettrice : l’une est analogue à un générateur thermique solaire, et l’autre ressemble à une cellule photovoltaïque. Les deux fonctionneraient en sens inverse.

L’approche optoélectronique pourrait être envisagée grâce notamment aux récents développements technologiques dans la plasmonique, dans l’électronique à petite échelle, dans les nouveaux matériaux tels que le graphène, et dans la nanofabrication. "Les gens ont travaillé sur des diodes infrarouges durant au moins 50 ans, sans avancées notables, mais les progrès récents (nanofabrication) pourraient bien les rendre meilleures, plus évolutives et plus reproductibles", ajoute J. Byrnes.

Cependant, même avec les meilleures diodes infrarouges modernes, il existe un problème. "Plus il y a de flux d’énergie qui passe à travers un seul circuit, plus il est facile d’obtenir des composants ce dont vous voulez. Si vous captez l’énergie des ondes infrarouges, la tension sera relativement faible", a expliqué J. Byrnes. "Cela signifie qu’il est très difficile de créer une diode infrarouge qui travaillera correctement."

Les ingénieurs et les physiciens envisagent donc de concevoir de nouveaux types de diodes capables de gérer des tensions encore plus faibles : diodes tunnels et balistiques. Une autre approche consisterait à augmenter l’impédance des composants du circuit, ce qui augmenterait la tension à un niveau plus acceptable. "La solution pourrait exiger un peu des deux", prédit J. Byrnes.

La vitesse représente un autre défi. "Seule une certaine classe de diodes peuvent s’allumer et s’éteindre 30 trillions de fois par seconde, et c’est ce que nous avons besoin pour les signaux infrarouges (…) nous devons faire face aux exigences de vitesse en même temps que nous traitons celles de la tension et d’impédance (…) maintenant que nous comprenons les contraintes et les spécifications, nous sommes dans de bonnes dispositions pour travailler sur la conception d’une solution."

** leurs travaux sur "les thermodynamiques, préoccupations pratiques, et exigences technologiques" seront publiés cette semaine dans "Proceedings of the National Academy of Sciences."

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7 Commentaires sur "Les infrarouges : une nouvelle source d’énergie renouvelable ?"

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arzi77
Invité
Ce texte semble plus proche d’une “operation d’autopromotion”… que d’une communication scientifique. Le titre est accrocheur, mais une fois la kceture achevee, aucune idee “lumineuse” ne surgit; on ne voit pas quels sont les dispositifs a mettre en oeuvre, notamment pour affronter la faible denisté d’energie (~3 fois plus faible que celle du rayonnement solaire). La quantité de materiau et l’energie grise à mettre en oeuvre ne sont pas du tout evoquees. Les phrases suivantes sont bien symptomatiques de “l’obscure clarté”… de cet article: Mais ce n’est pas aussi simple que cela, et capter l’énergie de la lumière infrarouge est… Lire plus »
Temb
Invité

“De notre planète bleuE” 🙂

Pastilleverte
Invité

mlaheureux, ne parlez pas d’énergie grise sur ce blog. il paraît que c’est un faux problème… (enfin je me suis fait “ramasser” sur le sujet en osant die qu’il fallait compter avec l’amortissement de lénergie grise dans le PV, surtout dans les régions “au nord de la Loire”, pour faire court)

tazar
Invité

voir une réalisation sur la page web:

etehiver
Invité
De l’ordre du Watt/m2 , vu le rendement envisageable, et donc absurde sans aucune possibilité de récupérer la nuit autant que le jour, avec le soleil qui apporte 1kW/m2 perpendiculaire. Absurde, juste étude très complexe pour pomper des crédits avec des politiques ignorants et abusés. La nuit, une simple plaque noire se refroidit en émettant les rayons infrarouges vers le ciel clair, ce que nous tous avons constaté sur nos voitures avec de la condensation d’eau et du givre parfois les nuits claires sans nuages. La puissance ansi émise est de plus de 100W/m2 les nuits claires. La nuit on… Lire plus »
enerZ
Invité

Merci d’arrêter de poster le même contenu sur plusieurs articles. Vous avez déjà été avertis à ce sujet… ! Le modérateur

Tech
Invité

encore un adepte de ma maxime préférée: Je ne sais rien, mais je dirai tout ;o)) à enerzine avant de publier un tel article, lisez-le pour savoir si il y a un peu de moelle :o)) cela vous évitera de réavertir un spammeur

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