En bref: Des chercheurs du MIT et du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont développé et démontré avec succès une cellule thermophotovoltaïque (TPV) capable de convertir la chaleur en électricité plus efficacement que les turbines à vapeur traditionnelles.

Comme le souligne le MIT, au nord de 90 % de l’électricité mondiale est générée à partir de sources de chaleur comme le gaz naturel, le charbon et l’énergie solaire concentrée. Pendant près d’un siècle, des turbines à vapeur ont été utilisées pour convertir la chaleur de ces sources en électricité.

En moyenne, les turbines à vapeur ne peuvent convertir de manière fiable qu’environ 35 % d’une source de chaleur en électricité. Même les moteurs thermiques les plus efficaces jamais fabriqués atteignent un rendement d’environ 60 %. Pire encore, les turbines à vapeur reposent sur des pièces mobiles qui doivent fonctionner sous un certain seuil de température.

Cette nouveau design vise à capturer des photons à plus haute énergie provenant de sources à plus haute température grâce à son utilisation de matériaux à bande interdite plus élevée et à plusieurs jonctions. Lors d’essais entre 1 900 degrés Celsius et 2 400 degrés Celsius, la nouvelle cellule TPV a maintenu une efficacité d’environ 40 %.

Les anciennes cellules TPV ont une efficacité moyenne d’environ 20 %, la plus efficace atteignant 32 %.

« Les cellules thermophotovoltaïques ont été la dernière étape clé pour démontrer que les batteries thermiques sont un concept viable », mentionné Asegun Henry, professeur de développement de carrière Robert N. Noyce au département de génie mécanique du MIT et l’un des chercheurs du projet. « Il s’agit d’une étape absolument critique sur la voie de la prolifération des énergies renouvelables et de l’obtention d’un réseau entièrement décarboné. »

Il reste encore beaucoup de travail à faire pour atteindre cet objectif. La cellule TPV utilisée dans l’expérience mesurait environ un centimètre carré. Selon Henry, ils devront être agrandis jusqu’à environ 10 000 pieds carrés (environ un quart d’un terrain de football) pour être viables. Heureusement, il pense que l’infrastructure existante utilisée pour fabriquer des cellules photovoltaïques à grande échelle pourrait être adaptée à la fabrication de TPV.

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