Produire de l’électricité grâce à la chaleur émise par la Terre ?

Des physiciens américains pensent qu’il pourrait être possible de créer un dispositif produisant de l'électricité grâce au rayonnement infrarouge émis par la planète.

Produire de l'énergie électrique en exploitant le déséquilibre thermique qui règne entre notre planète, chaude, et l'espace dans lequel elle se trouve, beaucoup plus froid ? Trois physiciens de la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) sont convaincus qu'une telle performance est possible.

Le 3 février 2014, ces trois scientifiques emmenés par le physicien Federico Capasso (Université de Harvard, États-Unis) ont publié un article dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, dans lequel ils ont présenté le concept d’un dispositif qui pourrait permettre de produire de l'énergie électrique en utilisant les rayonnements infrarouges émis par la Terre.

Quelle puissance électrique escompter de ce dispositif ? Elle serait assez modeste, avertissent les auteurs de cette étude. Mais un tel dispositif, couplé à des cellules photovoltaïques, pourrait permettre d'obtenir une puissance électrique complémentaire durant la nuit, lorsque les panneaux solaires ne sont plus opérants.

Un dispositif qui pourrait notamment se révéler précieux pour tous les lieux habités du globe où l'alimentation électrique est exclusivement fournie par des panneaux solaires (déserts, forêts, haute montagne…). Lesquels deviennent inefficaces lorsque la nuit tombe, nécessitant le recours à d'autres dispositifs, comme des batteries électriques.

À quoi ressemble le dispositif décrit par Federico Capasso et ses collègues ? Il s'agit d'une sorte de panneau solaire photovoltaïque, qui au lieu de capter la lumière reçue du soleil, produirait de l'énergie électrique en émettant du rayonnement infrarouge.

Ce dispositif serait constitué de deux éléments de température différente : une plaque chaude, dont la température interne serait équivalente à la température ambiante régnant sur Terre, et une plaque froide, fixée au-dessus de la plaque chaude.  La plaque froide, constitué d'un matériau très émissif (l’émissivité est la capacité d'un matériau à émettre de l'énergie par rayonnement) aurait pour mission d'émettre la chaleur communiquée par la plaque chaude vers le ciel.

En d'autres termes, c'est bel et bien grâce à la différence de température entre la plaque chaude et la plaque froide que le dispositif pourrait être à même de produire de l'énergie électrique. Grâce à cette différence de température, les auteurs de l'étude estiment qu'il pourrait être possible de générer quelques watts par mètre-carré, de jour comme de nuit.

Dans cet article, Federico Capasso et ses collègues décrivent également un deuxième dispositif reposant sur le même principe, mais dont les éléments de température différente seraient cette fois non pas des plaques, mais des composants électroniques d'échelle nanométrique (diodes…).

Ces travaux ont été publiés le 3 février 2014 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, sous le titre "Harvesting renewable energy from Earth’s mid-infrared emissions". 

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