Un appareil thermoélectrique peu coûteux exploite le froid de l'espace sans apport de chaleur active, produire de l'électricité qui alimente une LED la nuit, les chercheurs rapportent le 12 septembre dans le journal Joule .

"Remarquablement, l'appareil est capable de produire de l'électricité la nuit, quand les cellules solaires ne fonctionnent pas, " dit l'auteur principal Aaswath Raman, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université de Californie, Los Angeles. « Au-delà de l'éclairage, nous pensons que cela pourrait être une approche largement habilitante de la production d'électricité adaptée aux emplacements éloignés, et partout où la production d'électricité la nuit est nécessaire."

Alors que les cellules solaires sont une source efficace d'énergie renouvelable pendant la journée, il n'existe actuellement aucune approche renouvelable similaire pour produire de l'électricité la nuit. Les lampes solaires peuvent être équipées de batteries pour stocker l'énergie produite pendant la journée pour une utilisation nocturne, mais l'addition fait grimper les coûts.

L'appareil développé par les scientifiques de l'université de Raman et de Stanford, Wei Li et Shanhui Fan, contourne les limites de l'énergie solaire en tirant parti du refroidissement radiatif, dans laquelle une surface faisant face au ciel transmet sa chaleur à l'atmosphère sous forme de rayonnement thermique, perdant un peu de chaleur dans l'espace et atteignant une température plus froide que l'air ambiant. Ce phénomène explique comment le givre se forme sur l'herbe pendant les nuits au-dessus du point de congélation, et le même principe peut être utilisé pour produire de l'électricité, exploiter les écarts de température pour produire de l'électricité renouvelable la nuit, lorsque la demande d'éclairage atteint un pic.

Raman et ses collègues ont testé leur générateur thermoélectrique à bas prix sur un toit à Stanford, Californie, sous un ciel clair de décembre. Le dispositif, qui se compose d'une enceinte en polystyrène recouverte de mylar aluminisé pour minimiser le rayonnement thermique et protégée par un pare-vent transparent aux infrarouges, assis sur une table à un mètre au-dessus du niveau du toit, puisant la chaleur de l'air ambiant et la libérant dans le ciel nocturne grâce à un simple émetteur noir. Lorsque le module thermoélectrique a été connecté à un convertisseur élévateur de tension et à une LED blanche, les chercheurs ont observé qu'il alimentait passivement la lumière. Ils ont en outre mesuré sa puissance de sortie sur six heures, constatant qu'il générait jusqu'à 25 milliwatts d'énergie par mètre carré.

Le refroidisseur radiatif étant constitué d'un simple disque en aluminium recouvert de peinture, et tous les autres composants peuvent être achetés dans le commerce, Raman et l'équipe pensent que l'appareil peut être facilement mis à l'échelle pour une utilisation pratique. La quantité d'électricité qu'elle génère par unité de surface reste relativement faible, limitant ses applications généralisées pour l'instant, mais les chercheurs prédisent qu'il peut être rendu vingt fois plus puissant avec une ingénierie améliorée, par exemple en supprimant le gain de chaleur dans le composant de refroidissement radiatif pour augmenter l'efficacité de l'échange de chaleur et un fonctionnement dans un environnement plus chaud, climat plus sec.

"Notre travail met en évidence les nombreuses opportunités restantes pour l'énergie en tirant parti du froid de l'espace extra-atmosphérique en tant que ressource énergétique renouvelable, " dit Raman. " Nous pensons que cela constitue la base d'une technologie complémentaire au solaire. Alors que la puissance de sortie sera toujours sensiblement inférieure, il peut fonctionner à des heures où les cellules solaires ne le peuvent pas."