Une technologie inspirée par la physique quantique transforme la chaleur en électricité avec une efficacité incroyable de 60 %.

Des chercheurs de l'Université Rice ont mis au point une innovation révolutionnaire capable de convertir la chaleur directe en électricité via la lumière, atteignant un score d'efficacité de 60 %. Cette avancée représente une alternative durable aux batteries traditionnelles, souvent critiquées pour leur impact environnemental et leur dépendance aux matériaux rares.

Le système de stockage d'énergie thermique (TES), développé par cette équipe dynamique, repose sur un émetteur thermique avancé qui capte la chaleur pour la convertir en rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement est ensuite transformé en électricité grâce à des cellules photovoltaïques. Cette technologie prometteuse offre une solution de stockage d'énergie non seulement plus durable, mais également à une échelle bien plus grande, pouvant potentiellement changer la donne pour les énergies renouvelables.

Le principal défi des énergies renouvelables est sans conteste leur nature intermittente. Bien qu'elles soient prometteuses pour un avenir durable, leur production est sujette à des fluctuations importantes liées aux conditions météorologiques, rendant la gestion des réseaux électriques complexe. Cela implique également des coûts élevés pour le stockage de l'énergie. Cependant, des initiatives innovantes comme les centrales virtuelles et l'effet de foisonnement apportent des solutions encourageantes.

Le cœur du système TES est l'émetteur thermique, dont l'efficacité est cruciale pour optimiser la conversion de la chaleur en électricité. L'équipe de Rice a concentré ses efforts sur l'amélioration de cet émetteur, en minimisant les pertes d'énergie que l'on observe souvent dans les systèmes TPV (thermophotovoltaïques) traditionnels.

La clé de cette avancée réside dans la conception de nouveaux émetteurs thermiques, utilisant des nanocylindres de silicium disposés sur une base en tungstène. Ces nanocylindres agissent comme des résonateurs, permettant d'interagir de manière à ne sélectionner et émettre que les photons ayant une énergie adéquate pour les cellules photovoltaïques.

Avec une approche tirant parti des effets quantiques, les chercheurs contrôlent précisément les photons émis, augmentant l'efficacité globale du système. Cette émission sélective est une percée considérable, permettant d'atteindre des niveaux d’efficacité que l'on pensait impossibles avec les technologies TPV classiques.

Les chercheurs restent optimistes quant à la possibilité d'améliorer encore cette efficacité grâce à de nouveaux matériaux, ce qui pourrait apporter des améliorations significatives pour des missions nécessitant une génération d'énergie efficace en environnements extrêmes, comme sur Mars ou dans des zones aux climats rigoureux.

En rendant le stockage d'énergie thermique hautement scalable, cette nouvelle technologie pourrait devenir un acteur clé dans l'accélération de l'adoption des énergies renouvelables à grande échelle. Cela permettrait de stabiliser les réseaux d'énergie renouvelable en stockant l’énergie excédentaire produite et en la redistribuant lors des pics de demande.

Il est à noter que l’étude récente, publiée dans le journal npj Nanophotonics, représente un tournant monumental dans notre approche du stockage et de la conversion de l’énergie. Avec une efficacité de 60 % dans la conversion de la chaleur en électricité, l’invention de l'Université Rice marque une avancée significative vers des alternatives écologiques et durables aux systèmes de batteries d’aujourd’hui, promettant un avenir meilleur pour les énergies renouvelables et le développement durable.