RESEAU SOL(ID)AIRE DES ENERGIES !
"CURIOSITES ENERGETIQUES"
Réfrigérateur magnétique
RESEAU SOL(ID)AIRE DES ENERGIES !
| http://www.unews.utah.edu/p/?r=053007-1
et http://www.futura-sciences.com/fr/
Transformer la chaleur en son puis le son en électricité: voilà une idée pour rafraîchir les processeurs et perfectionner les cellules photoélectriques. Les militaires américains sont intéressés et financent les recherches. Dans quelques années, la technique aura, paraît-il, investi nos micros… Ce vendredi 8 juin 2007, à la rencontre annuelle de la Société d'acoustique américaine (Acoustical Society of America), Orest Symko, chercheur aux cheveux blancs de l'université de l'Utah et ses collègues, viennent de présenter un curieux petit appareil gros comme une mandarine. Pour sa démonstration aux journalistes, Orest Symko a coutume d'en approcher une allumette ou un briquet: l'engin se met à faire du bruit et génère de l'électricité. Selon ce scientifique, c'est là une nouvelle manière de produire du courant à partir de la chaleur, par exemple celle produite par un réacteur nucléaire, mais ce serait aussi une possibilité de tirer un meilleur profit de l'énergie de la lumière et même de produire du froid. L'idée, à vrai dire, n'est pas nouvelle. C'est une histoire en deux chapitres. Le premier raconte la thermo-acoustique, cette technique capable de transformer de l'énergie thermique en ondes de pression, bref, de la chaleur en son et réciproquement. Connu depuis très longtemps, ce phénomène a déjà été testé pour la réalisation de réfrigérateurs sans fluide caloriporteur. Schématiquement, le principe consiste à envoyer une onde sonore issue d'un haut-parleur à travers une structure poreuse appelée pile et constituée d'un empilement de feuilles ou de tiges constituées de matériaux divers (matière plastique par exemple). Les ondes stationnaires qui y sont générées provoquent une succession de zones de compression, où le gaz (air, hélium…) s'échauffe, et de décompression, où il se refroidit. Le tout est emprisonné dans un tube, dont la partie opposée au haut-parleur sert de résonateur pour amplifier le signal sonore. On peut alors déplacer de la chaleur entre l'extérieur et l'intérieur d'une enceinte. Mais la consommation électrique élevée d'un tel réfrigérateur le rend non concurrentiel face à la technique classique. |
A gauche, la première partie du dispositif transmet la chaleur à une structure en pile qui se met à vibrer, générant une onde sonore. C'est l'effet thermo-acoustique. Dans la seconde partie de l'appareil (schéma de droite), ce son met en vibration un cristal piézo-électrique qui produit un courant électrique. Crédit: University of Utah. Procédé universel mais bruyant!
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| Des chercheurs de l'Université
de Cambridge ont découvert un alliage métallique non toxique
et peu cher qui refroidit lorsqu'il est exposé à un champ
magnétique. Ce matériau pourrait être utilisé
dans un nouveau type de réfrigerateur, qui présenterait une
efficacité accrue de 40% par rapport aux modèles actuels.
Le phénomène physique à l'origine de ce système est l'effet magnétocalorique, découvert il y a... 120 ans et qui consiste en un changement réversible de la température d'un matériau métallique exposé a un champ magnétique. Pour que cet effet ait lieu, il faut que l'état magnétique du matériau qui subit le champ soit soudainement modifié (transition magnétique) alors que généralement cette transition a lieu à des températures bien déterminees. La configuration magnétique des atomes change, provoquant un dégagement (diminution de température, effet négatif) ou une absorption de chaleur (augmentation de température, effet positif). Cet effet a été utilisé pour la physique des basses températures depuis les années 30. Néanmoins ce n'est que récemment, grâce aux avancées en sciences des matériaux, que cet effet a pu être utilisé à température ambiante. Les matériaux connus jusqu'à présent, comme le gadolinium ou l'arsenic, sont soit très chers soit très toxiques. |
L'alliage métallique mis au point par l'équipe
de l'Université de Cambridge est composé de cobalt, de manganèse,
de silicium et de germanium. Il n'est ni toxique ni cher, et libère
suffisamment de froid à température ambiante
Ce matériau peut servir de pompe à chaleur: lorsque le champ magnétique est activé le matériau refroidit (effet négatif), et lorsque que le champ est coupé, il absorbe la chaleur extérieure, provoquant un refroidissement des objets alentour (principe de la chambre froide d'un refrigérateur). Le cycle est ensuite répété. Ce système de refrigération très efficace peut donc avoir un rôle à jouer dans le contexte actuel d'augmentation des prix de l'énergie et de problèmes environnementaux. L'équipe de l'Université de Cambridge estime que sa technologie peut aller plus loin que les refrigérateurs domestiques, car son alliage magnétocalorique fonctionne sur un vaste domaine de températures. Sources:
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| Dans le cadre de la remise du Swiss
Technology Award du 27 janvier 2006, l'Office fédéral de
l'énergie (OFEN) décerne cette année le prix spécial
Energie, doté de 10'000 CHF, à l'Ecole d'ingénieurs
du Canton de Vaud pour son réfrigérateur magnétique
utilisable à température ambiante. Cette innovation suisse
présente un potentiel énorme sur le marché et pourrait
révolutionner la technique du froid.
L'effet "magnétocalorique" (réfrigération magnétique), démontré en 1881, est utilisé en physique des basses températures depuis les années 30. Grâce aux nouveaux développements en science des matériaux, il est aujourd'hui possible d'exploiter cette technologie à température ambiante. L'innovation majeure du concept développé par l'Institut de Génie Thermique de l'Ecole d'ingénieurs du Canton de Vaud consiste à remplacer les fluides frigorigènes chlorés par l'eau ou l'air. |
Cette technologie renonce entièrement à l'utilisation
de fluides frigorigènes artificiels, responsables de la disparition
de la couche d'ozone, et utilise un système nettement plus simple
qui génère des coûts de production moindres. Le réfrigérateur
mis au point par les Vaudois pourrait déclencher une véritable
révolution dans la technique du froid et bientôt remplacer
dans une large mesure les systèmes de réfrigération
conventionnels, que l'on trouve aujourd'hui dans les réfrigérateurs,
les climatiseurs pour bâtiments ou véhicules, les installations
frigorifiques industrielles et les pompes à chaleur.
Contact/renseignements: Marianne Zünd, responsable de la Communication OFEN, 031 322 56 75 / 079 763 86 11 Fabrice Rognon, responsable du domaine Chaleur ambiante/Technique du froid OFEN, 031 322 47 56 |
| Le fonctionnement de la majorité
des réfrigérateurs actuels repose sur le même principe
physique: la compression puis la dilatation répétées
de gaz qui circulent autour d'un compartiment isolé. En revanche,
la réfrigération dite "magnétique" fait appel à
l'action d'un champ magnétique. Lors d'expériences menées
en laboratoire, cette technologie a déjà permis de produire
des températures extrêmement proches du zéro absolu.
Aujourd'hui,des métallurgistes de l'Ames Laboratory (Iowa), en collaboration avec des ingénieurs d'Astronautics Corporation of America de Milwaukee (Wisconsin) appliquent ce principe à un disque de la taille d'un CD dont la température augmente ou diminue sous l'effet d'un champ magnétique. |
Lors de la phase de refroidissement, l'eau circule entre le disque
et le compartiment réfrigérant. Cet effet magnétocalorique
est optimisé par du gadolinium, un élément chimique
de la famille des lanthanides utilisé dans la fabrication des têtes
d'enregistreurs vidéo et qui n'est pas toxique. D'un prix plus élevé
à l'achat, un réfrigérateur fonctionnant à
partir de cette technologie permettrait néanmoins d'importantes
économies d'énergie.
NYT 19/02/2002 (Building a better refrigerator, with magnets). |
