Les émissions infrarouges, une source d’énergie renouvelable bientôt exploitable

Des physiciens de l’école de Harvard de l’ingénierie et des sciences appliquées (SEAS ) aux Etats-Unis, envisagent un dispositif qui récolte l’énergie des émissions infrarouges de la Terre dans l’espace.

Il s’agit ici de l’utilisation de la physique à l’échelle nanométrique pour une application entièrement nouvelle.

L’équipe de recherche proposent quelque chose ressemblant à un panneau solaire photovoltaïque, mais qui au lieu de capter la lumière visible, produit de l’énergie électrique en captant la lumière infrarouge.

« Même si la puissance est encore faible, c’est déjà encourageant de parvenir à en produire de cette façon » estiment les chercheurs.

Le dispositif, actuellement en phase d’expérimentation, pourrait être couplé avec une cellule solaire, afin d’obtenir une puissance supplémentaire pendant la nuit.

Deux dispositifs ont été proposés par le groupe de recherche : une macro et un nano.

Le premier est analogue à un générateur thermique de puissance solaire, et l’autre s’apparente à la cellule photovoltaïque.

Le premier type de dispositif consisterait en une plaque chaude à la température de la terre et de l’air, avec une plaque froide au-dessus de celle-ci. La plaque froide, vers le haut, serait constituée d’un matériau très émissif qui refroidirait par rayonnement et de façon efficace la chaleur.
Sur la base de mesures des émissions infrarouges, les chercheurs ont calculé que la différence de chaleur entre les plaques pourrait générer quelques watts par mètre carré, jour et nuit. Maintenir la plaque froide plus froide que la température ambiante serait difficile, mais ce dispositif illustre le principe général : les différences de température produisent de l’énergie (principe de la machine thermique).

Le deuxième dispositif proposé repose sur les différences de température entre les composants nanométriques électroniques – diodes et antennes – plutôt que d’une température que vous pouvez sentir au touché.

Les composants d’un circuit électrique peuvent pousser spontanément en cours dans les deux sens, ce qui est appelé le « bruit électrique » . Les diagrammes de Gunn montrent que, si un composant électrique comme dite soupape est une diode à une température supérieure à une résistance, il va pousser le courant dans une seule direction, produisant une tension positive. Le groupe des Capasso suggère que le rôle de la résistance pourrait être joué par une antenne émettant le rayonnement infrarouge de la terre vers le ciel.

Un dispositif plat unique pourrait être revêtu dans beaucoup de ces petits circuits, pointé vers le ciel, et utilisé pour produire de l’énergie.

Pendant près de 50 ans, on a travaillé sur les diodes infrarouges sans beaucoup de progrès, mais les progrès récents, tels que la nano fabrication sont essentiels pour les améliorer, plus évolutifs et plus reproductible.

Cependant, même avec les meilleures diodes infrarouges modernes, il existe un problème. En captant des émissions infrarouges, la tension sera relativement faible. Cela signifie qu’il est très difficile de créer une diode infrarouge qui va bien fonctionner.

Les ingénieurs et les physiciens, envisagent déjà de nouveaux types de diodes qui peuvent gérer des tensions plus faibles, tels que les diodes tunnels et des diodes balistiques. Une autre approche consisterait à augmenter l’impédance des composants de circuits, ce qui augmente la tension à un niveau plus pratique.