Des chercheurs du MIT et du National Energy Laboratory (NREL) viennent de détails publiés d'un moteur thermique sans pièces mobiles. Le moteur a actuellement un rendement environ 40% et un jour, il pourrait remplacer les turbines à vapeur à l'avenir.
Cellule photovoltaïque thermique TPV
Le nouveau moteur thermique présente certaines caractéristiques similaires aux cellules photovoltaïques traditionnelles, mais capture des photons élevés energia d'une source incandescente pour produire de l'électricité. Il est capable de générer de l'énergie à partir de températures comprises entre 1900 et 2000 degrés Celsius (entre 3.400 4.300 et XNUMX XNUMX degrés Fahrenheit).
À l'avenir, ce moteur thermique pourrait intégrer les cellules dans une batterie thermique à l'échelle du réseau. Si nécessaire, les cellules TPV pourraient convertir la chaleur en électricité et l'injecter dans le réseau pour combler les lacunes d'approvisionnement causées par les restrictions d'approvisionnement en énergie renouvelable.
Et aujourd'hui?
À l'heure actuelle, l'équipe a réussi à démontrer le fonctionnement des éléments fondamentaux d'un tel système à petite échelle. Il travaille actuellement sur la façon de connecter tous les composants ensemble pour construire un test grandeur nature.
À long terme, comme mentionné, les cellules photovoltaïques thermiques pourraient remplacer complètement les centrales électriques à combustibles fossiles.
« Ce moteur thermique est la dernière étape clé pour démontrer que les batteries thermiques sont un concept viable », explique-t-il. Asegun Henry, Robert N. Noyce Professeur de développement professionnel au Département de génie mécanique du MIT. "C'est une étape absolument critique sur la voie de la transition écologique pour arriver à un réseau totalement décarboné".
Une révolution pour le secteur de l'énergie
Aujourd'hui, la majorité de la production mondiale d'énergie provient de sources telles que le charbon et le gaz naturel, ainsi que de certaines sources d'énergie à grande échelle telles que le nucléaire et l'énergie solaire concentrée.
Les turbines à vapeur sont la technologie la plus courante pour convertir la chaleur en électricité - une technologie qui a très peu changé depuis plus d'un siècle. Et pas si efficace, semble-t-il.
Les turbines à vapeur convertissent environ 35% de l'énergie d'une source de chaleur en électricité utile : certains modèles atteignent des rendements jusqu'à 60%. C'est très bien, mais les turbines à vapeur ont un inconvénient important : elles nécessitent des pièces mobiles qui s'usent avec le temps.
Les pièces doivent également pouvoir tolérer des températures élevées pendant de longues périodes. Les pièces finissent par s'user avec le temps. Pour éviter cela, la recherche explore des alternatives à l'état solide qui pourraient remplacer directement les moteurs à vapeur traditionnels.
Un moteur thermique à semi-conducteurs
"L'un des avantages des convertisseurs de puissance à semi-conducteurs est qu'ils peuvent fonctionner à des températures plus élevées avec moins de coûts de maintenance car ils ne comportent aucune pièce mobile", souligne Henry à propos du moteur thermique nouvellement développé.
Les cellules TPV pourraient bien être le point de départ de ce genre de choses. Les améliorations à venir ont un potentiel énorme pour réduire la dépendance des économies mondiales aux combustibles fossiles.
« Il y a certainement un énorme avantage net ici en termes de durabilité », déclare Henry. « La technologie de ce moteur thermique est sûre et respectueuse de l’environnement. »
