La chaleur perdue, comme celle des systèmes de chauffage, se dissipe généralement. Il réchauffe inutilement les pièces du sous-sol et leur environnement industriel sans apporter aucun avantage. Cependant, un approvisionnement en énergie durable comprend l’incorporation de cette chaleur perdue dans l’approvisionnement en énergie. Les scientifiques allemands et japonais ont maintenant fait un grand pas en avant vers l’objectif de conversion de l’excès de chaleur en électricité à de faibles différences de température.

Dans de nombreux processus techniques, seule une partie de l’apport d’énergie est utilisée. Une quantité variable du reste laisse le système sous forme de chaleur résiduelle, qui à son tour pourrait elle-même être utilisée pour fournir de la chaleur ou produire de l’électricité si elle n’était pas inutilisée. Plus la température de cette chaleur perdue est élevée, plus il serait facile et rentable de l’utiliser. Mais il existe également un moyen d’utiliser la chaleur perdue à basse température, notamment grâce à des générateurs thermoélectriques qui transforment directement la chaleur en électricité. Jusqu’à présent, cependant, cela pose un problème : les matériaux thermoélectriques sont chers et parfois toxiques. Les générateurs thermoélectriques nécessitent également de grandes différences de température pour obtenir un effet relativement faible.

Thermomagnétique au lieu de thermoélectrique

Mais il y a une alternative. Dès le 19e siècle, les chercheurs ont introduit les premiers concepts de générateurs thermomagnétiques. En attendant, de tels générateurs, à base d’alliages dont les propriétés magnétiques sont fortement dépendantes de la température, représentent une alternative prometteuse aux générateurs thermoélectriques. Dans ce cas, l’aimantation changeante dans une bobine appliquée induit une tension électrique. Le hic, cependant, est que la puissance électrique de ces générateurs a jusqu’à présent laissé beaucoup à désirer.

Voici une vidéo en anglais expliquant le concept :

Des scientifiques de l’Institut de technologie des microstructures (IMT) du KIT et de l’Université de Tōhoku au Japon ont maintenant réussi à augmenter de manière significative la puissance électrique des générateurs thermomagnétiques par rapport à leur empreinte. Grâce aux résultats de nos travaux, les générateurs thermomagnétiques peuvent rivaliser pour la première fois avec les générateurs thermoélectriques établis, déclare le professeur Manfred Kohl, chef du groupe de recherche sur les matériaux et dispositifs intelligents à l’IMT de KIT. Le travail de l’équipe fait la couverture du numéro actuel de la revue de recherche énergétique Joule.

Une utilisation de la chaleur perdue proche de la température ambiante

En tant que films minces dans les générateurs thermomagnétiques, les composés intermétalliques magnétiques connus sous le nom d’alliages Heusler permettent un grand changement de magnétisation en fonction de la température et un transfert de chaleur rapide. C’est la base du nouveau concept d’auto-actionnement par résonance, ont expliqué les chercheurs. Même avec de petites différences de température, les appareils pourraient être excités par des oscillations résonnantes qui pourraient être efficacement converties en électricité, ont-ils déclaré.

Cependant, les performances électriques des appareils individuels sont faibles, ont-ils déclaré, et la mise à l’échelle dépend principalement du développement et de la construction des matériaux. Dans leurs travaux sur un alliage nickel-manganèse-gallium, les chercheurs allemands et japonais ont découvert que l’épaisseur de la couche d’alliage et l’empreinte de l’appareil influencent les performances électriques dans des directions opposées.

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