En effet, la forme tubulaire permet le transfert direct et efficace de la chaleur, sans échangeurs de chaleur supplémentaires, ce qui donne une haute densité à l’énergie produite. Avec ses fonctionnalités simples, compactes et efficaces, le tube thermoélectrique devient ainsi une solution idéale pour capturer la chaleur inutilisée ou gaspillée émise par des sources chaudes.
La technologie thermoélectrique, qui permet la conversion énergétique directe de la chaleur en électricité, a suscité un vif intérêt en tant que solution d’énergie renouvelable. Puisque les générateurs thermoélectriques conventionnels sont compliqués en termes de structure et de forme plane restreinte, ils sont difficiles à étendre et à mettre en œuvre.
Les tubes thermoélectrique mis au point par Panasonic tentent de résoudre ces problèmes en utilisant des phénomènes non conventionnels appelés effet thermoélectrique transversal, qui se déroule en plusieurs couches inclinées, composées de matériaux thermoélectriques thermiquement résistants et de métaux thermiquement conducteurs. Cet effet permet de contrôler le flux de chaleur et de courant électrique de manière indépendante dans les matériaux, et demande une structure assez simple, sans raccords électriques complexes ni substrats planaires.
La performance de la production d’électricité dépend fortement de nombreux paramètres, tels que la taille du tube et la quantité de chaleur émise à la source. Panasonic a développé la technologie de simulation pour optimiser la conception du tube thermoélectrique afin de maximiser la puissance électrique de sortie en fonction des conditions environnantes.
Le tube thermoélectrique est fabriqué à partir d’un empilement de bagues coniques en utilisant de la tétradymite comme matériau thermoélectrique et du nickel comme métal. Les technologies de traitement permettent de fabriquer les bagues coniques à partir de matériaux thermoélectriques friables et d’empiler les anneaux avec un minimum de pertes électriques et thermiques dues aux courants parasites.
Les tubes de 10 cm de long fabriqués à l’aide des technologies thermoélectriques évoquées ci-dessus peuvent générer 1,3 W d’électricité en faisant couler, à l’intérieur du tube, de l’eau chaude à 90°C et de l’eau froide à 10°C à l’extérieur du tube. La densité d’électricité produite peut atteindre jusqu’à 10 kW avec seulement 1 m3 de volume.
Le développement de conception et d’optimisation de la fabrication du système ainsi que des études de faisabilité sont actuellement en cours ou prévues, en vue de fabriquer "des générateurs compacts, efficaces et économiques", alimentés par l’énergie géothermique et la chaleur émanant des usines industrielles.
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