Chaleur et ondes sonores : ce dispositif chinois qui pourrait bouleverser l’énergie mondiale

Une percée scientifique aux promesses infinies

Des scientifiques annoncent avoir mis au point un dispositif révolutionnaire capable de débloquer une source d’énergie quasi inépuisable. Le secret de cette machine thermique réside dans une forme d’énergie inattendue, qui entoure et imprègne notre planète : les ondes sonores. Une équipe de chercheurs chinois a conçu une nouvelle pompe à chaleur utilisant ces ondes pour déplacer l’énergie thermique, produisant ainsi une quantité de chaleur supplémentaire. Selon eux, ce système a généré un volume de chaleur sans précédent.

Les ambitions de l’équipe ne s’arrêtent pas là. Ils estiment que d’ici 2040, cette technologie pourrait permettre de convertir la lumière du soleil en quantités massives de chaleur. Cette pompe à chaleur nouvelle génération pourrait alors alimenter des applications industrielles exigeantes ainsi que des résidences, tout en recyclant la chaleur résiduelle émise par des générateurs industriels tels que les centres de données.

Bien que l’étude soit encore préliminaire, la Chine affirme pouvoir créer une chaleur massive uniquement grâce aux ondes sonores. Si l’on accorde à cette technologie le temps et l’espace nécessaires pour se développer, elle pourrait radicalement changer la manière dont nous chauffons nos villes et nos infrastructures numériques.

Une technologie de rupture face aux systèmes classiques

Pour saisir l’ampleur de cette avancée, il est utile de rappeler le fonctionnement habituel des pompes à chaleur. Ces dispositifs classiques comprennent un compresseur, destiné à déplacer un liquide réfrigérant, et un échangeur de chaleur. Le processus débute par l’extraction de la chaleur de l’air extérieur ou du sol. Une fois que la pompe a capté suffisamment de chaleur, elle convertit le liquide réfrigérant en gaz. Le compresseur augmente ensuite la pression de ce gaz, ce qui a pour effet d’accroître la chaleur interne. Enfin, ce gaz chauffé est propulsé vers un échangeur de chaleur interne, permettant ainsi de chauffer une maison ou une structure similaire.

La nouvelle pompe mise au point par les chercheurs se distingue par l’absence totale de pièces mobiles. Comme l’écrit Interesting Engineering : « Instead, it relies on thermoacoustics, the interaction between sound waves and heat, to move thermal energy » (Au lieu de cela, elle repose sur la thermoacoustique, l’interaction entre les ondes sonores et la chaleur, pour déplacer l’énergie thermique). La pompe utilise cette énergie acoustique pour déplacer la chaleur depuis une source, puis pour la pomper vers un « puits » à température plus élevée qui pourrait fonctionner comme un échangeur de chaleur.

Le système repose sur trois composants majeurs : une unité moteur thermoacoustique, une unité de pompe à chaleur thermoacoustique et des résonateurs acoustiques. Si son efficacité est prouvée, les chercheurs chinois affirment que cette technologie « effectively bridges the gap in high-temperature heat pump technology, for demanding industrial applications » (comble efficacement le fossé technologique des pompes à chaleur à haute température pour les applications industrielles exigeantes).

Des performances inédites ancrées dans l’histoire

Les effets de la chaleur thermoacoustique, qui permettent la conversion entre l’énergie thermique et l’énergie des ondes sonores, ne sont pas nouveaux pour la science. Certains récits historiques affirment même que les souffleurs de verre, il y a plusieurs siècles, avaient déjà conscience de ces propriétés thermiques. Plus récemment, au cours de la dernière décennie, plusieurs entreprises se sont lancées dans la production de chaleur thermoacoustique, notamment pour le chauffage de bâtiments résidentiels.

Cependant, les résultats obtenus par l’équipe chinoise marquent une étape importante. Dans leur article évalué par des pairs et publié dans la revue Energy, les chercheurs rapportent qu’ils peuvent produire une chaleur allant jusqu’à 518 degrés Fahrenheit (environ 270 degrés Celsius). Ils précisent que ce chiffre est près de 1,5 fois plus élevé que la température maximale d’alimentation rapportée précédemment par d’autres systèmes.

Bien que d’autres études soient nécessaires pour confirmer ce que l’équipe chinoise a accompli, les futures pompes à chaleur thermoacoustiques pourraient s’avérer utiles pour de nombreux usages. Un précédent article de 2024, également publié dans la revue Energy, listait plusieurs applications potentielles ici sur Terre, allant du stockage d’énergie aux industries chimiques, en passant par l’approvisionnement en eau chaude.

L’urgence énergétique des centres de données

Cette innovation pourrait apporter une réponse à l’un des plus grands producteurs de chaleur actuels : les centres de données. Soutenant une industrie informatique en pleine explosion, ces centres sont désormais plus de 4 000 aux États-Unis, selon le Pew Research Center, dont le rapport s’appuie sur les données complètes de la Data Center Map. Certains de ces sites sont encore en cours de développement, mais ces chiffres devraient continuer à croître.

Ces installations exercent déjà une pression considérable sur le réseau électrique aux États-Unis et dans d’autres pays, à mesure que les exigences de l’intelligence artificielle engloutissent l’approvisionnement électrique disponible. La gestion de la chaleur émise par ces serveurs est devenue un défi technique et écologique majeur.

C’est ici que la technologie thermoacoustique pourrait jouer un rôle crucial en transformant une contrainte en opportunité. Plutôt que de simplement dissiper cette chaleur, l’objectif serait de la capturer et de la réutiliser efficacement, soulageant ainsi les réseaux tout en optimisant la consommation globale d’énergie.

Vers un recyclage massif de la chaleur industrielle

L’entreprise Verne Global, basée en Islande et spécialisée dans la recherche de solutions durables pour les centres de données, suggère qu’environ 97 % de l’énergie électrique nécessaire à ces centres peut être recyclée sous forme de chaleur. Si les pompes thermoacoustiques parvenaient simplement à récupérer le surplus thermique des centres de données, cette chaleur pourrait être utilisée pour alimenter les bâtiments voisins, fournir de l’eau chaude ou soutenir des travaux industriels.

Ce processus permettrait également de réduire l’empreinte carbone mondiale des centres de données. En intégrant ces dispositifs, l’industrie numérique pourrait transformer ses déchets thermiques en une ressource précieuse pour les communautés environnantes.

Une telle efficacité dépendra probablement de l’amélioration de la portée des pompes thermoacoustiques au fil des années. En lisant la nouvelle étude, Interesting Engineering a affirmé que les chercheurs souhaitent exploiter la lumière du soleil pour atteindre des températures stupéfiantes de 2 372 degrés Fahrenheit (environ 1 300 degrés Celsius) d’ici 2040.

Un avenir chauffé par le son et le soleil

Il n’est pas encore certain que les scientifiques parviendront à atteindre cet objectif ambitieux pour 2040. Toutefois, s’ils y parviennent, nous pourrons espérer mettre cette chaleur supplémentaire résultante au service d’utilisations intelligentes et durables pour notre société.

Dans ce cas de figure, ces nouveaux magnificateurs de chaleur révolutionnaires pourraient être omniprésents. Ils capteraient l’excès de chaleur provenant d’industries en croissance rapide comme les centres de données, la multiplieraient, et redirigeraient toute cette chaleur généreuse vers les endroits froids qui en ont besoin — peut-être même votre propre maison en hiver.

Selon la source : popularmechanics.com

Créé par des humains, assisté par IA.