Une nouvelle étude menée en collaboration par la KAUST et la King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) montre comment les nanomatériaux peuvent réduire de manière significative les émissions de carbone des lampadaires à LED (diodes électroluminescentes). L’équipe de chercheurs estime qu’en adoptant cette technologie, les États-Unis pourraient à eux seuls réduire les émissions de dioxyde de carbone de plus d’un million de tonnes métriques.
Le nanomatériau, appelé nanoPE, améliore l’émission de rayonnement thermique à partir de la surface de la LED afin de réduire la température de cette dernière. Les LED génèrent de la chaleur, ce qui augmente leur température et risque d’endommager les composants électroniques des LED et de réduire leur durée de vie. En fait, environ 75 % de l’énergie consommée par les LED est finalement perdue sous forme de chaleur.
Qiaoqiang Gan, professeur à l’université KAUST et responsable de l’étude, a déclaré : « Les LED sont des sources de lumière privilégiées en raison de leur efficacité et de leur durée de vie supérieures. Mais de petites améliorations peuvent les rendre encore plus performantes, ce qui peut faire une grande différence en matière de durabilité, car même de petites améliorations ont un effet important lorsqu’elles sont utilisées partout », Il a ajouté que l’éclairage représente environ 20 % de la consommation annuelle d’électricité dans le monde et contribue à près de 6 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Hussam Qasem, directeur général du Future Energy Technologies Institute de KACST et contributeur à l’étude, a dit de son côté : « Notre conception améliore considérablement le refroidissement des LED tout en maintenant une grande efficacité d’éclairage, ce qui en fait une solution prometteuse pour l’éclairage durable en Arabie saoudite ».
Les lampadaires à LED classiques dirigent leur lumière vers l’objet à éclairer, ce qui explique qu’ils pointent vers le sol. Ils sont également conçus de manière à ce que le rayonnement thermique reste piégé à l’intérieur de la LED. En revanche, les lampadaires recouverts de nanoPE sont littéralement inversés, de sorte qu’ils sont dirigés vers le ciel et s’éloignent de l’objet à éclairer.
La raison de cette inversion est que le NanoPE est conçu de manière à ce que la lumière infrarouge, la lumière la plus responsable du rayonnement thermique, passe à travers lui tandis que la lumière visible est réfléchie. L’étude a montré que plus de 80 % de la lumière infrarouge émise par les lampadaires LED recouverts de nanoPE traverse le nanoPE et continue vers le ciel. En revanche, plus de 95 % de la lumière visible émise est réfléchie par le nanoPE et retourne vers le sol, éclairant ainsi la zone située en dessous.
Le nanoPE est basé sur le polyéthylène, le plastique le plus produit au monde. Pour créer un nanoplastique qui réfléchit la lumière de faible longueur d’onde (lumière visible) mais laisse passer la lumière de grande longueur d’onde (infrarouge), les scientifiques ont soigneusement créé des pores de 30 nm – environ 1000 fois plus petits que l’épaisseur d’un cheveu humain – dans le plastique, qu’ils ont étiré et transformé en une feuille plus fine.
L’étude peut être lue dans Light : Science & Applications. Les professeurs Osman Bakr et Boon Ooi de la KAUST, le chercheur postdoctoral Saichao Dang, les étudiants en master Hasan H. Almahfoudh et le professeur assistant Abdulrahman M. Alajlan de la KACST ont également contribué à ce travail. Article : « Sky cooling for LED streetlights » – DOI : s41377-024-01724-7
Source : Kaust
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