Conversion directe de chaleur en électricité grace à l'effet Seebeck !




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• La thermoélectricité est un phénomène qui reste largement méconnu malgré sa simplicité. En effet, que ce soit pour expliquer l’effet Peltier ou l’effet Seebeck, la thermoélectricité se base sur un seul principe : utiliser deux métaux différents (dans les cas les plus simples) et réaliser deux jonctions entre ces métaux. Il ne reste plus qu’à porter les deux jonctions à des températures différentes ce qui produit un courant électrique, on parle d’effet Seebeck. Réciproquement, à partir d’un courant électrique on peut aussi créer une différence de température entre les deux jonctions, il s’agit de l’effet Peltier.
Ces phénomènes son très intéressants mais ne sont pas très répandus car ils ne rivalisent pas avec la thermodynamique classique qui permet d’obtenir les mêmes phénomènes (pompe à chaleur et réfrigérateur) avec des rendements nettement supérieurs.
Leur utilisation reste limitée à quelques cas, on utilise par exemple l’effet Peltier dans les glacières réfrigérées alimentées avec la batterie des voitures. Ces glacières consomment beaucoup d’énergie et sont vendues aussi chères que si il y avait un vrai système de réfrigérateur (à haut rendement) dedans. On l’utilise aussi pour l’alimentation des sondes spatiales ! l’énergie fournie par les panneaux solaires n’étant parfois pas suffisante, les sondes sont équipées de modules thermoélectriques produisant de l’énergie à partir de la chaleur dégagée par la désintégration de plutonium 238 (La masse du plutonium se transforme en énergie, et oui E=mc²).
Avec des matériaux de récupération (aluminium et fer) on peut déjà mettre en évidence l’effet Seebeck en produisant un petit courant électrique (jusqu’à 3mV et 20µA) cependant, même en fabriquant des dizaines de paires de jonctions à la main, on reste toujours dans une production d’énergie négligeable. On a donc décidé d’acheter plusieurs modules Peltier de 60W et de 256 blocs de jonctions (les moins puissants !) sur Internet (faciles à trouver et peu chers !). Utilisant des matériaux semi-conducteurs, chaque bloc de jonctions produit jusqu’à 21mV ! Pour produire le plus d’énergie possible avec un module il faut qu’il y ait une différence de température importante entre chaque face et que chaque bloc de jonctions soit à la même température. C’est pour cette raison qu’il faut chauffer de façon homogène une face du module avec de l’alcool à brûler (la température de la face dépasse les 700°C) mais aussi empêcher la face froide de chauffer (car la chaleur circule très bien dans le module) en la captant avec un radiateur qui est refroidi avec un ventilateur. Le système est autonome car le ventilateur est alimenté avec l’énergie produite, il consomme une partie de cette énergie mais à long terme est rentable car la température de la face froide est stabilisée vers 70°C. De cette manière on peut produire près de 3 Watts sous 5V à partir d’une flamme de 300W, de quoi recharger un téléphone ou alimenter des petites enceintes.
En alimentant le module avec 60W sous 12V on peut créer une différence de température entre ses deux faces. Une face refroidit et l’autre expulse à la fois les 60W sous forme de chaleur en plus de la chaleur issue de l’autre face. On pourrait créer un mini “frigo” très facilement mais pour enlever 100J d’énergie à la face froide et les envoyer sur la face chaude, il faut au moins 160J en théorie avec un module et même plus de 1000J en pratique ! Pas terrible…
Les modules Peltier permettent donc de reproduire en toute simplicité les effets d’une pompe à chaleur ou d’un réfrigérateur. Ils sont compacts, sans mécanique donc pas d’usure, simples à utiliser et ils ne font pas de bruit ! Par contre leur rendement est si faible que leur utilisation est très limitée.

Electronic translator : Thermoelectricity is a phenomenon that remains largely unknown despite its simplicity. Indeed, either to explain Peltier or Seebeck effect are based on a single principle: use two different metals (in the simplest case) and make connections between these two metals !

• Autres titres : Chargeur téléphone camping / Effet Seebeck / Recharger un téléphone avec une flamme, avec du feu / Charge a phone with flame, with fire / Thermoelectric generator / Cooler / Heat power generator / Comprendre l’effet seebeck et l’effet peletier / High efficiency thermoelectric demonstration / Pompe à chaleur électrique / Fabriquer du froid / Make a cooler / Electricité de secours / Convertir chaleur en électricité / Idée incroyable expérience TPE TIPE BAC S / vik95170 / expérience science Français / DIY

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