Une nouvelle batterie géothermique convertit directement la chaleur en électricité

Aujourd’hui, nous allons parler de batterie géothermique. L’une des plus grandes sources naturelles d’énergie renouvelable pourrait se trouver sous nos pieds. La Terre elle-même est une grosse boule de chaleur qui n’attend que nous pour y puiser. De vastes réserves d’énergie géothermique se trouvent sous l’Australie, les États-Unis et de nombreuses autres régions du globe. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Tokyo et de Sanoh Industrial ont mis au point un nouveau type de pile permettant de convertir directement l’énergie thermique en électricité. Je vais tout vous expliquer.

Une batterie géothermique utilisant une méthode plus directe

La plupart des systèmes géothermiques utilisent de l’eau chauffée par des roches chaudes ; à quelques kilomètres sous la surface de la Terre. Cette eau est soit naturellement présente et pompée à la surface, soit pompée, chauffée et remontée. De tels systèmes nécessitent souvent des températures élevées, supérieures à 180°C pour fonctionner ; et n’évoluent pas nécessairement très bien.

Mais les chercheurs japonais derrière cette nouvelle étude expliquent qu’ils ont une méthode plus directe. Leur conception est composée de cellules thermiques sensibilisées (STC), capables de générer de l’électricité à des températures inférieures à 100°C ; sans nécessiter de véhicule intermédiaire comme l’eau ou la vapeur. Le STC est une batterie composée de trois couches de matériaux intercalées entre deux électrodes. Il existe une couche de transport d’électrons (ETM), une couche semi-conductrice de germanium et une couche d’électrolyte solide qui transporte les ions de cuivre. Cette batterie est conçue pour être enterrée dans le sol chaud.

L’idée est que la chaleur dans le sol excite les électrons du semi-conducteur et les transfère à l’ETM. Celui-ci les transmet à son tour via l’électrode via un circuit externe. Et, finalement, vers l’autre électrode et dans l’électrolyte. Là se produisent des réactions d’oxydation et de réduction (rédox) qui ramènent des électrons de basse énergie dans le semi-conducteur ; ce qui permet de recommencer le cycle.

Quelle capacité ?

Une question sur laquelle l’équipe n’était pas sûre au départ était de savoir combien de temps le dispositif STC pourrait maintenir ce cycle en marche ; ou même s’il pouvait continuer indéfiniment. Mais lors des tests, les chercheurs ont trouvé leur réponse. Le cycle se tarit lorsque les réactions d’oxydo-réduction se terminent, car les différents types d’ions de cuivre aboutissent à des endroits différents.

Mais curieusement, l’équipe a été surprise de constater que la batterie pouvait résoudre ce problème ; à condition qu’elle soit enfouie dans une source de chaleur. Ensuite, il suffit d’allumer le circuit externe pendant un moment afin de le recharger. Selon l’équipe, cela pourrait permettre à la batterie de fournir une alimentation « semi-permanente ».

« Avec une telle conception, la chaleur, généralement considérée comme une énergie de qualité médiocre, deviendrait une excellente source d’énergie renouvelable. », a déclaré Sachiko Matsushita, chercheuse principale de l’étude. « Il n’y a pas de peur des radiations, pas de pétrole cher, pas d’instabilité de la production d’électricité ; comme lorsqu’on utilise le soleil ou le vent. » Enfin, l’équipe a déclaré que la conception devait encore être affinée, mais qu’elle espérait rejoindre les rangs des options en matière d’énergie renouvelable.