Un groupe de l'Université de Californie, Des chercheurs de San Diego ont entrepris de mieux comprendre le bilan thermique des centrales électriques et des surfaces, comme les miroirs héliostats ou les panneaux solaires, lorsqu'il est exposé à la fois au rayonnement solaire (ondes courtes) et atmosphérique (ondes longues). Ils se sont rapidement rendu compte qu'ils devaient d'abord déterminer quels rôles la couverture nuageuse et l'humidité relative jouent dans la transparence de l'atmosphère au rayonnement à des températures communes sur Terre.

Déterminer la quantité de chaleur pouvant être rejetée dans l'espace et la quantité renvoyée par l'atmosphère vers la surface est important lorsqu'il s'agit d'identifier le rôle exact joué par l'eau. Il s'avère que l'eau, qui est présent dans les gaz, phases liquides et solides dans l'atmosphère, n'est pas seulement l'acteur principal mais aussi le seul élément atmosphérique qui varie rapidement en concentration et qui ne se mélange pas bien verticalement.

Dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable , le groupe présente des cartes détaillées des ressources de refroidissement radiatif qu'ils ont créées pour aider à déterminer les meilleurs climats pour le déploiement à grande échelle des technologies de refroidissement passif, qui dépendent des changements quotidiens de température et d'humidité.

"Nous avons utilisé des corrélations récemment calibrées, des données expérimentales et des modèles pour les valeurs au sol de la vapeur d'eau et de la température avec les émissivités du ciel pour cartographier les endroits aux États-Unis où nous pouvons le plus efficacement rejeter la chaleur du sol vers l'espace, " a déclaré Carlos F.M. Coimbra, directeur du Département de génie mécanique et aérospatial. "En raison des processus physiques impliqués, les emplacements avec des atmosphères plus sèches et les ciels clairs les plus fréquents sont les plus appropriés pour déployer des technologies de refroidissement passif. »

Le Sud-Ouest américain montre un grand potentiel, tandis que "d'autres zones où l'effet de l'humidité relative à lui seul épuise la capacité d'utiliser cette ressource de réservoir froid montrent beaucoup moins de potentiel, " a déclaré Coimbra. " Dans les zones à grand potentiel de refroidissement, la consommation totale d'énergie et l'empreinte carbone associée des technologies de refroidissement conventionnelles – souvent la composante la plus élevée de la demande d'électricité – peuvent être considérablement réduites. »

Ce travail est particulièrement important pour le domaine de la conception thermophotonique des surfaces pour le refroidissement passif, qui a attiré l'attention ces derniers temps en raison du potentiel de rejet de la chaleur vers le ciel.

« Depuis l'antiquité, de nombreuses sociétés ont utilisé le ciel froid à leur avantage, " dit-il. " Dans les zones désertiques, une combinaison intelligente de refroidissement par transpiration (une méthode par évaporation) avec un refroidissement radiatif passif à « froid » (sec, le ciel clair) était souvent utilisé pour produire de la glace et l'empêcher de fondre."

Les développements récents dans la conception de surfaces pour des propriétés radiatives spécifiques signifient que les surfaces exposées pourraient être recouvertes de peintures ou d'autres traitements de surface - tels que des plastiques spécialement conçus - pour améliorer considérablement la capacité de ces surfaces à rejeter la chaleur pendant le séchage, conditions de ciel clair de jour comme de nuit.

« La conception de condenseurs de refroidissement à sec pour les centrales solaires à concentration ou les systèmes de climatisation bénéficiera de la capacité de refléter la sélectivité dans le solaire tout en émettant fortement dans les parties infrarouges du spectre, " a déclaré Coimbra. "Mais ces stratégies sont plus efficaces pendant des saisons particulières et pour des régions particulières de la planète. Nous vivons à l'ère des médicaments ciblés par l'ADN, mais nous utilisons toujours des technologies énergétiques génériques qui ne sont pas nécessairement adaptées aux différents besoins régionaux. Il est temps de repenser la façon dont nous déployons ces technologies percutantes. »