Ce petit appareil bon marché génère de la lumière et de l'électricité simplement en exploitant le ciel nocturne froid

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Ce petit appareil bon marché génère de la lumière et de l'électricité simplement en exploitant le ciel nocturne froid

Par Good News Network - 13 sept. 2019

Les chercheurs ont développé un nouvel appareil peu coûteux qui peut générer de l'électricité et alimenter des lumières LED simplement en exploitant l'air froid de la nuit.

Les scientifiques ont décrit leur appareil et rapporté leurs découvertes cette semaine dans le journal en ligne Joule.

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

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Bien que les cellules solaires soient 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 piles pour stocker l'énergie produite pendant la journée pour une utilisation nocturne, mais l'ajout augmente les coûts.

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L'appareil développé par les scientifiques de Raman et de l'Université de Stanford Wei Li et Shanhui Fan contourne les limites de l'énergie solaire en profitant du refroidissement radiatif, dans lequel 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 générer de l'électricité en exploitant les différences de température afin de produire de l'électricité renouvelable la nuit lorsque la demande d'éclairage atteint un pic.

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Raman et ses collègues ont testé leur générateur thermoélectrique à faible coût sur un toit à Stanford, en Californie, sous un ciel dégagé en décembre. L'appareil, qui se compose d'une enceinte en polystyrène recouverte de mylar aluminisé pour minimiser le rayonnement thermique et protégé par un pare-vent transparent aux infrarouges, était assis sur une table à un mètre au-dessus du niveau du toit, tirant la chaleur de l'air ambiant et la libérant dans le ciel nocturne. à travers 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.

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Sur cette photo, le générateur thermoélectrique exploite les différences de température pour produire de l'électricité renouvelable sans apport de chaleur actif. Ici, il génère de la lumière. (Photo par Aaswath Raman)

Étant donné que le refroidisseur radiatif se compose d'un simple disque en aluminium recouvert de peinture et que tous les autres composants peuvent être achetés sur étagère, 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, ce qui limite ses applications répandues pour l'instant, mais les chercheurs prédisent qu'elle peut être rendue vingt fois plus puissante avec une ingénierie améliorée, comme en supprimant le gain de chaleur dans le composant de refroidissement radiatif pour augmenter la chaleur - efficacité d'échange - et fonctionnement dans un climat plus chaud et plus sec.

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

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