Les progrès technologiques continuent de bouleverser le monde de l’énergie, avec des avancées majeures dans la conversion de la chaleur en électricité.
Selon une récente étude menée par l’Université du Michigan, une efficacité impressionnante de 44% a été atteinte, promettant une intégration plus poussée des énergies renouvelables sur le réseau électrique. Cette avancée pourrait bien changer la donne.
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Une percée dans l’efficacité énergétique
L’équipe de recherche de l’Université du Michigan a mis au point un dispositif capable de transformer la chaleur en électricité avec une efficacité de 44% à une température de 2,615 degrés Fahrenheit (1,435°C). Ce chiffre place le dispositif bien dans la gamme cible des systèmes de stockage d’énergie à haute température existants. Cela représente une amélioration significative par rapport aux designs précédents qui plafonnaient à 37% dans la même gamme de température.
Technologie des cellules thermophotovoltaïques
Les cellules thermophotovoltaïques (TPV) fonctionnent de manière similaire aux cellules photovoltaïques. Toutefois, les TPV sont spécialisées dans l’utilisation des photons infrarouges à basse énergie plutôt que des photons à haute énergie de la lumière visible. Ces cellules pourraient être disposées autour d’un bloc de matériau chauffé à au moins 1,000°C, ce qui pourrait être atteint en utilisant l’électricité d’une ferme éolienne ou solaire.
L’importance du stockage de l’énergie
L’intégration de fractions plus élevées d’énergies renouvelables dans le réseau pour atteindre les objectifs de décarbonisation souligne le besoin de solutions de stockage d’énergie à moindre coût et de plus longue durée. L’énergie générée par les sources solaires et éoliennes ne coïncide pas toujours avec les moments de consommation, ce qui pose un défi majeur.
Amélioration de la conversion d’énergie avec des ponts aériens
Pour optimiser l’efficacité, l’équipe de recherche a intégré une couche d’air mince dans la cellule TPV, juste au-delà du semi-conducteur, avec un réflecteur en or placé au-delà de cet espace aérien. Cette configuration aide à piéger les photons avec les énergies appropriées pour pénétrer le semi-conducteur tout en redirigeant les autres photons vers le matériau de stockage de chaleur.
Futur des cellules à pont aérien
Les chercheurs envisagent d’améliorer le design en empilant deux ponts aériens, ce qui augmenterait la gamme de température à laquelle les batteries de chaleur peuvent être utilisées ainsi que la gamme de photons pouvant être convertis en énergie. Cette approche montre le potentiel des cellules à pont aérien pour une mise en œuvre à grande échelle des TPV, en utilisant des cellules à jonction unique à des températures d’émetteur plus basses.
Potentiel et implications de recherches
Les implications de ces recherches sont vastes, allant de la réduction des coûts de stockage d’énergie à l’augmentation de l’utilisation des énergies renouvelables sans compromettre la stabilité du réseau. Les chercheurs sont confiants que l’efficacité dépassera bientôt 44% et s’approchera de 50% dans un avenir proche.
Cet article explore les innovations récentes dans la technologie des cellules thermophotovoltaïques, en particulier l’amélioration de la conversion de la chaleur en électricité. Avec une efficacité atteignant 44%, cette avancée marque un progrès significatif vers une intégration plus poussée des énergies renouvelables dans le réseau électrique, promettant un avenir où l’énergie est à la fois abordable et durable.
Source : ScienceDirect
