Partant des principes du moteur Stirling, le moteur thermique et acoustique THEAC de la société néerlandaise SoundEnergy prend la chaleur – qu’il s’agisse de chaleur industrielle ou de chaleur solaire – et la transforme en un puissant refroidissement sans nécessiter aucune autre source d’énergie. Cette technologie entièrement renouvelable pourrait s’avérer très disruptive.
Le système THEAC n’utilise aucune pièce mécanique en mouvement, aucun réfrigérant, aucun CO2, aucun métal ou matériau précieux. Au lieu de cela, il utilise de l’argon, qui est abondant et n’a aucun potentiel de réchauffement planétaire, et qui est totalement durable, s’appuyant uniquement sur l’énergie de la chaleur entrante pour produire du froid. La technologie est également censée faire à peu près autant de bruit qu’une douche courante, et elle est évolutive, bien au-dessus de l’unité de démonstration de 25 kW de la société, qui peut produire des températures de refroidissement aussi basses que -25 °C.
Comment ça marche, alors ? A travers les principes de la thermoacoustique, il s’avère que, jusqu’à un certain point, nous ne pouvons expliquer. Des effets thermoacoustiques sont observés depuis des siècles, en particulier chez les souffleurs de verre, qui ont remarqué qu’à l’occasion, lorsqu’ils soufflaient une ampoule chaude à l’extrémité d’un tube froid et étroit, un son fort et monotone était produit. Dans les années 1850, des expériences ont montré que la différence de température était essentielle et que le volume et l’intensité du son variaient en fonction de la longueur du tube et de la taille de l’ampoule.
Le son, bien sûr, n’est qu’une vibration audible de l’air, composée de pics de pression et de creux. Les gaz se dilatent et se contractent avec la chaleur, ce qui signifie qu’un différentiel de température peut créer un différentiel de pression. C’est le principe de fonctionnement du moteur Stirling et c’est la source des ondes de pression qui causaient les oscillations sonores dans les tubes de verre.
Dans les années 1850, le physicien Pieter Rijke a pu démontrer que l’ajout d’un grillage chauffant à un quart de la hauteur du tube amplifierait considérablement le son – il donnait effectivement plus d’énergie à l’air dans le tube au point où la pression était la plus forte. D’autres expériences ont montré que l’extraction d’énergie par refroidissement de l’air à ses points de pression minimale aurait un effet amplificateur similaire sur l’onde thermoacoustique.
Le dispositif SoundEnergy utilise la chaleur différentielle pour créer une onde acoustique dans un tube à boucle infinie et l’amplifie jusqu’à atteindre une intensité élevée. Ensuite, tout comme le différentiel de chaleur a été converti en un différentiel de pression, le différentiel de pression est converti en un autre différentiel de chaleur, cette fois à l’envers.
Dans une interview accordée au magazine Forbes, Roy Hamans, CFO de SoundEnergy, déclare : « Cette énorme puissance mécanique sera transformée en un delta T (un autre différentiel de température) dans les deux derniers récipients en les reliant en sens inverse. Les ondes sonores produisent du froid en distrayant la chaleur des particules comme dans un cycle Stirling classique. »
Aussi étrange que cela puisse paraître, vous obtenez un système fixe sans pièce mobile qui peut accepter la chaleur et pomper le froid. La chaleur peut provenir de n’importe où – l’excès de chaleur industrielle ou celle provenant d’un moteur de bateau de croisière sont des candidats de choix, mais comme avec un moteur Stirling, la source n’est pas importante et peut tout aussi facilement être fournie par le Soleil dans les bonnes conditions, en utilisant des capteurs à tubes à vide. Le froid peut être utilisé pour refroidir tout ce qui a besoin d’être refroidi, qu’il s’agisse de produits frais, d’entreposage frigorifique ou de tout autre type de refroidissement industriel. La chaleur excédentaire qui ne peut pas être convertie en froid est envoyée dans un puits de chaleur eau/glycol pour être dispersée.
Ou, bien sûr, la climatisation – une énorme fuite d’énergie mondiale qui ne peut qu’augmenter à mesure que les températures mondiales augmentent lentement et que de plus en plus de ménages et de bureaux se mettent à climatiser l’air la plupart du temps. Il est facile de voir comment le système SoundEnergy THEAC pourrait être une technologie importante et disruptif, avec une capacité potentielle de réduire la consommation mondiale d’énergie tout en récupérant efficacement la chaleur perdue à un rendement de 40 à 50 %.
Ce type de refroidissement thermoacoustique est en développement depuis le milieu des années 70 et 80. Un dispositif de réfrigération thermoacoustique similaire a été utilisé pour le refroidissement cryogénique à bord de la navette spatiale Discovery en 1992 – dans ce cas-ci, avec une membrane de haut-parleur mobile. Mais jusqu’à présent, personne ne semble en avoir fait le genre de succès commercial qui pourrait en faire un appareil qui changerait le monde. Les espoirs sont donc grands pour les efforts de SoundEnergy pour mettre ce matériel sur le marché.
L’entreprise a déjà fait ses premières ventes – une à Dubaï avide de technologie – et affirme que les grosses unités coûteront environ 50 000 dollars. On s’attend à ce que les prix baissent à mesure que la production augmentera, et l’entreprise affirme qu’il est possible de créer des produits résidentiels et de consommation à des prix beaucoup plus bas. Chaque système devrait avoir une durée de vie prévue d’environ 20 à 30 ans, ce qui est certainement mieux qu’un climatiseur conventionnel.
