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Conversion de la chaleur en électricité grâce au son

13 Mars 2009, 21:46pm

Publié par Grégory SANT

 

On va décrypter le principe.

Il s'agit bien d'un moyen simple et efficace de convertir de la chaleur perdue en électricité : cette technologie fait appel au son pour ce faire.

Ca a l'air bête comme cela mais il faut bien avouer que l'on s'est jusqu'à présent peu soucié de la chaleur perdue tant que les systèmes étaient gros et l'énergie disponible à profusion.

Or, on sait que la seconde loi de la thermodynamique implique qu'il y a dans toute production de travail, une part d'énergie qui s'évacue sous forme de chaleur.

L'idéal serait de récupérer autant que possible cette chaleur émise en pure perte.

Le dispositif devrait être testé prochainement afin de produire de l'électricité à partir de la chaleur émise par une installation radar.

Cela pourrait représenter une source portable d'énergie électrique qui pourrait ensuite être utilisée sur le champ de bataille pour alimenter des installations électroniques.

Pour les chercheurs, les dispositifs pourraient être utilisées d'ici deux ans comme alternative aux cellules photovoltaïques afin de convertir l'énergie du soleil en électricité.

Ce dispositif pourrait aussi être employé au refroidissement des ordinateurs portables et autres ordinateurs au fur et à mesure que la puissance croissante de leurs composants fait qu'ils chauffent de plus en plus.

On peut même penser à application au niveau des tours de refroidissement des centrales nucléaires.

Comment cela fonctionne-t-il schématiquement ?

Ce dispositif provient de la recherche actuelle des chercheurs sur de petits réfrigérateurs thermoacoustiques.

Thermoacoustique ! Quel mot compliqué !

En 2005, on a commencé un nouveau projet nommé Thermal Acoustic Piezo Energy Conversion (TAPEC) qui signifie « Conversion énergétique par effet thermo_acoustique-piezo ».

Pour l'instant, le principe demande à être miniaturisé afin de l'incorporer dans des micromachines (types MEMS).

Comment peut-on convertir le son en électricité ?

 
On utilise en fait une technologie déjà existante et bien connu : l'effet piezo-électrique.
Cet effet fait que des dispositifs piezo-électriques, lorsqu'ils sont comprimés (par la force ou, dans notre cas, par des ondes sonores), convertissent la pression ressentie en électricité.
Piezo signifie en effet « pression ».
Dans le cas de cette nouvelle technologie, la plupart des prototypes acoustiques construits sont contenus dans une sorte de « résonateur » qui tient dans la paume de la main.
Chaque résonateur cylindrique contient une pile de matériaux disposant d'une grande aire : disques de métal ou plastique ou fibres de verre ou de coton etc.
Ces plaques sont contenues entre un échangeur de chaleur avec un côté « froid » et un côté « chaud ».
Lorsque le dispositif reçoit de la chaleur depuis l'environnement, la chaleur s'accumule jusqu'à un certain « palier ». Ensuite, l'air se déplace dans le dispositif sous l'effet de la chaleur (phénomène de convection).
Cette convection d'air chaud dans le tube excite la fréquence de résonance (voir notre dossier sur la résonance ) de ce dernier et le fait littéralement « chanter » comme une sorte de flute.
On peut d'ailleurs réaliser une petite expérience de laboratoire amusante avec un tube fermé à une extrémité (voir la vidéo : on applique la chaleur du bec bunsen et le tube commence à chanter)
Ce qui est particulièrement intéressant avec ce processus est que seule la fréquence fondamentale du tube est excitée ici. La chaleur, forcément désordonnée et chaotique devient ordonnée en une seule « note » (fréquence en réalité).
Ces ondes sonores vont alors être dirigées vers un dispositif piezo-électrique qui transforme ces ondes de pression (une onde de sonore est une onde de pression) en électricité.
Le chercheur précise que, très grossièrement, cela s'apparente à ce qui se passe quand vous heurtez ce petit os du coude que l'on nomme petit-juif : un influx nerveux intensément douloureux se propage rapidement
Le tour est joué !
Note 1 de l'auteur : on nome « petit juif », ce petit os du coude qui donne une si vive douleur lorsqu'il est heurté non pas parce qu'il est « traître » mais parce qu'à une lointaine époque, les juifs embrassaient souvent en Europe le métier de drapier.
Dans le maniement du tissu avec son baton, il arrivait qu'il frappe du dernier son coude et il lâchait le drap dans un élan de douleur.
Note 2 : si le phénomène de résonance vous intrigue, ne manquez pas notre collection de curiosités scientifiques exprimant la résonance. Vous pouvez aussi découvrir nos pierres piezo-électriques pour comprendre le fondement de la piezo-électricité.

Source : imaginascience.com

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Electricité 24/03/2009 18:37

Cela est vraiment trés intéressant, merci pour ces explications.