Transformer les ondes sonores en vagues de chaleur
La conversion de l'énergie thermoacoustique est le processus visant à produire un son à l'aide de la chaleur et à pomper de la chaleur en exploitant une frontière solide. On l'utilise dans diverses applications qui requièrent de la chaleur, un refroidissement ou de l'énergie dans des contextes industriels ou domestiques. Bien que les principes soient complexes, la mise en œuvre pratique est relativement simple. Un système thermoacoustique consiste traditionnellement en un moteur et une pompe à chaleur entourés d'un résonateur. Le moteur produit de l'énergie acoustique à partir de la chaleur. La pompe à chaleur utilise ensuite cette énergie pour pomper la chaleur. Aucune pièce mobile n'est nécessaire et des matériaux écologiques sont utilisés. Le projet Thatea («Thermoacoustic technology for energy applications») financé par l'UE évalue les processus de conversion thermoacoustique pour identifier les systèmes les plus prometteurs. Thatea est la première initiative européenne cherchant à placer l'Europe en tête de liste pour cette technologie émergeante. Les chercheurs ont poursuivi leurs travaux sur les processus fondamentaux et, spécifiquement, sur le transfert de chaleur dans des conditions d'écoulement oscillatoire. Des analyses expérimentales ont mené à la définition de règles de conception pour les échangeurs de chaleur thermoacoustique. Les scientifiques ont également testé le concept d'un résonateur mécanique qui utilise un système de ressort à deux masses pour remplacer le système acoustique. L'alignement des cylindres dans le piston s'est révélé être un paramètre critique et fera l'objet d'études plus poussées. Des recherches théoriques et expérimentales sur les effets non linéaires qui dégradent la performance des systèmes thermoacoustiques (par exemple l'effet de canal) ont été menées, ce qui a permis de réaliser de grandes améliorations dans un modèle de dynamique des fluides computationnelle (DFC) d'écoulement oscillatoire. Les travaux ont également souligné le besoin de mener davantage de recherches afin de mieux comprendre, décrire et prévenir ce genre de phénomènes non linéaires. Les scientifiques ont développé deux moteurs thermoacoustiques (un à haute température et l'autre à basse température) et deux appareils de pompage de chaleur thermoacoustique (un réfrigérateur et une pompe à chaleur). Ces moteurs ont répondu aux attentes en matière d'efficacité énergétique. Les pompes à chaleur se sont révélées plus efficaces que toute autre pompe à chaleur thermoacoustique mesurée antérieurement. Cependant, des travaux plus poussés seront nécessaires pour améliorer l'efficacité. Étant donné la flexibilité des systèmes thermoacoustiques, et par là même leur potentiel d'application plus vaste, on s'attend à des réductions importantes des coûts en raison de l'augmentation de la production. Thatea continue à développer la technologie requise pour placer l'UE en tête de ce marché d'énergie renouvelable si important.
