Un miroir multifonctionnel absorbe la chaleur des bâtiments et la renvoie ensuite dans la pièce.
Un miroir multifonctionnel absorbe la chaleur des bâtiments et la renvoie ensuite dans la pièce.
Aux États-Unis, la climatisation représente aujourd'hui près de 15 % de toute l'énergie utilisée dans les bâtiments. Le nombre de jours avec des températures record dans le monde pourrait augmenter dans les décennies à venir. Ces deux données nous posent un problème difficile :comment pouvons-nous refroidir nos maisons et nos lieux de travail dans un monde qui se réchauffe tout en réduisant notre consommation d'énergie ?
Des chercheurs de l'Université de Stanford affirment qu'une partie de la solution réside dans un matériau qui absorbe l'excès de chaleur des bâtiments inondés de soleil et renvoie cette chaleur dans l'espace. Le concept de base, connu sous le nom de refroidissement radiatif, est né dans les années 1980, lorsque les ingénieurs ont découvert que certains types de toits peints en métal extraient la chaleur des bâtiments et la renvoient dans l'espace, dans des longueurs d'onde qui traversent sans obstruction l'atmosphère terrestre. Le refroidissement radiatif n'a jamais semblé fonctionner pendant la journée, mais c'était parce que personne n'avait développé un matériau qui rayonne à la fois l'énergie thermique et réfléchit la lumière du soleil. Cette réflexion est cruciale :si un matériau absorbe la lumière solaire, alors la chaleur solaire détruit tout refroidissement pouvant être obtenu par rayonnement thermique.
Pour résoudre le problème, l'équipe de Stanford a développé un matériau qui s'avère être un miroir très efficace. Lorsqu'il a été testé sur le toit de leur laboratoire, le matériau - composé de couches de dioxyde d'hafnium et de dioxyde de silicium sur une base d'argent, de titane et de silicium - s'est avéré refléter 97% de la lumière du soleil. Les atomes de dioxyde de silicium se comportent comme de minuscules antennes. Ils absorbent la chaleur de l'air d'un côté du panneau et émettent un rayonnement thermique de l'autre côté. Le matériau émet de la chaleur dans des longueurs d'onde comprises entre 8 et 13 nanomètres. L'atmosphère de notre planète est transparente à ces longueurs d'onde. En conséquence, l'air autour d'un bâtiment n'est pas trop chauffé et la chaleur au-dessus de l'atmosphère peut disparaître.
Shanhui Fan, ingénieur électricien à Stanford et auteur principal d'un article de 2014 sur Nature article publié décrivant son travail, pense à des panneaux du matériau qui recouvrent des toits entiers de bâtiments. Alors que le toit rejette alors continuellement de la chaleur, la climatisation du bâtiment peut ralentir et consommer moins d'énergie.
D'autres applications sont envisageables. Retirez le composant réfléchissant et connectez le matériau aux cellules solaires, par exemple. Les cellules solaires seraient refroidies tout en collectant la lumière, fonctionnant ainsi plus efficacement. "Il est fascinant d'imaginer comment, en puisant dans cette énorme ressource thermodynamique, nous pourrions voir l'univers comme un dissipateur de chaleur", déclare Fan. "Nous commençons à peine à voir le potentiel de cette source d'énergie renouvelable sous-explorée." (rn)
