Voici une possibilité alléchante : plutôt que d'installer des panneaux solaires sur votre toit, la chaleur perdue de votre chaudière pourrait alimenter votre maison.
Ce n'est pas encore un produit, mais un nombre croissant de scientifiques et d'entreprises de technologies propres tentent d'extraire de l'énergie utilisable des cheminées et d'autres sources de chaleur résiduelle.
La tendance mondiale à l'efficacité énergétique incite de plus en plus d'entreprises industrielles à réutiliser la chaleur produite par leurs activités, qui serait autrement perdue dans l'atmosphère.
Dans le même temps, l'amélioration de la technologie thermoélectrique, qui convertit la chaleur en électricité, est installée sur tous les éléments, des tuyaux d'échappement des voitures aux conduits d'évacuation des fours.
C'est un signe que l'efficacité énergétique, qui est souvent reléguée au second plan par rapport aux énergies renouvelables ou aux carburants alternatifs, retient davantage l'attention des innovateurs technologiques.
Une entreprise, GMZ Energy, créée au début de l'année par des chercheurs du Boston College et du Massachusetts Institute of Technology, s'est engagée sur la voie de la haute technologie pour la récupération de la chaleur perdue.
Elle a mis au point un processus de fabrication de nanomatériaux qui améliore l'efficacité des modules thermoélectriques existants, qui sont généralement fabriqués à partir de tellurure de bismuth et ressemblent à une puce d'ordinateur.
Les dispositifs thermoélectriques peuvent fonctionner dans les deux sens : le passage d'un courant électrique à travers un module crée de la chaleur d'un côté et un refroidissement de l'autre. Dans le sens inverse, l'application de chaleur à un dispositif crée de l'électricité.
Dans un premier temps, GMZ Energy prévoit de vendre des modules sur le marché existant du refroidissement des petits réfrigérateurs ou des baies de serveurs, a déclaré le PDG Mike Clary. Le marché le plus important - de l'ordre de plusieurs milliards de dollars - est celui de la conversion en électricité de la chaleur résiduelle des cheminées ou des équipements industriels.
"À terme, nous verrons un grand nombre d'applications de récupération de la chaleur perdue, mais ce n'est que dans 5 à 10 ans", a déclaré M. Clary. "Nous devons atteindre le seuil d'efficacité de 10 % pour que cela devienne viable.
M. Clary a indiqué que le fabricant d'appareils électroménagers Bosch s'est montré intéressé par la fabrication d'un appareil de chauffage domestique doté d'un accessoire qui produit de l'électricité à partir de la chaleur des gaz d'échappement. Avec un rendement de 10 %, une maison pourrait satisfaire ses besoins en électricité lorsque le chauffage fonctionne.
Les modules prototypes de GMZ fonctionnent actuellement avec un rendement d'environ 7 %, soit 30 à 40 % de mieux pour le refroidissement que les dispositifs existants, a déclaré M. Clary.
Un module thermoélectrique, qu'une entreprise a l'intention d'utiliser pour récupérer la chaleur perdue afin de produire de l'électricité.
L'entreprise, qui a obtenu son financement de départ auprès de la société de capital-risque Kleiner Perkins Caufield & Byers, cherche à lever des fonds en septembre pour mettre en place des opérations d'assemblage en Chine, a déclaré M. Clary.
Elle prépare également un document technique pour montrer que son procédé de fabrication, qui consiste à broyer le matériau puis à le presser pour obtenir un lingot, fonctionne à la fois avec le tellurure de bismuth et d'antimoine et le germanium de silicium pour les applications à haute température.
Faire de la vapeur, faire du jus
Les constructeurs automobiles étudient également la récupération de la chaleur au moyen de dispositifs thermoélectriques.
BMW et General Motors relancent les travaux dans ce domaine et prévoient de tester des fixations sur les tuyaux d'échappement l'année prochaine. Jusqu'à présent, les recherches indiquent que le kilométrage pourrait être amélioré d'environ 5 %, soit 1 mile par gallon, sur un Chevrolet Suburban.
M. Clary, de GMZ Energy, pense que l'intérêt des constructeurs automobiles pour les thermoélectriques est l'une des raisons pour lesquelles le marché est susceptible de prendre forme. Il note également que de nombreux chercheurs travaillent dans ce domaine.
Mais avant même toute percée dans le domaine des matériaux avancés, nombreux sont ceux qui considèrent la récupération de la chaleur perdue comme le proverbial fruit à portée de main en matière d'efficacité énergétique.
"Le marché est constitué d'une grande quantité d'énergie perdue, qui est, par définition, une matière première à coût nul", a déclaré Roger Ballentine, président de Green Strategies et investisseur dans les technologies propres. "C'est une proposition très attrayante.
Un système traditionnel de récupération de la chaleur. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.
(Crédit : Développement de l'énergie recyclée)
Ballentine a été consultante pour China Energy Recovery, une entreprise basée à Shanghai qui affirme pouvoir récupérer 90 % de l'énergie qui serait autrement perdue.
L'efficacité, en général, est moins sexy que la production d'énergie renouvelable, un domaine qui attire plus d'entrepreneurs et d'investisseurs. Mais l'économie de l'efficacité est généralement meilleure, a déclaré M. Ballentine, qui s'attend à une croissance plus importante de la récupération de chaleur.
"Si les prix de l'énergie continuent d'augmenter, les conditions économiques s'améliorent", a-t-il déclaré.
Les centrales de cogénération, qui produisent à la fois de la chaleur et de l'électricité, existent depuis de nombreuses années. Pourtant, bien qu'il s'agisse d'une forme de production d'électricité plus propre que la combustion de combustibles fossiles, la production combinée de chaleur et d'électricité est restée stable, à 9 % de la production d'énergie, pendant plusieurs années, selon l'Alliance mondiale pour l'énergie décentralisée.
Le gaspillage
Le grand-père du secteur de la récupération de la chaleur perdue est Recycled Energy Development, dont le président, Thomas Casten, participe à des projets de recyclage de l'énergie depuis 30 ans.
Dans les projets concernant les centrales électriques ou les usines, l'entreprise place des serpentins autour d'une cheminée ou d'autres équipements pour chauffer l'eau. Cette eau chaude est ensuite pompée dans l'installation pour le chauffage ou les processus industriels. Ou bien l'eau chaude est transformée en vapeur sous pression pour produire de l'électricité dans une turbine.
La quantité de chaleur d'une centrale électrique typique qui part en fumée est un "problème et une source d'embarras", a déclaré Dick Munson, vice-président principal de Recycled Energy Development, qui s'est exprimé lors du forum sur l'énergie virtuelle en juin.
La centrale électrique américaine moyenne utilise trois unités de combustible pour produire une unité d'énergie, ce qui signifie que les deux tiers de l'énergie contenue sont évacués sous forme de déchets.
L'efficacité des centrales électriques aux États-Unis ne s'est pas améliorée en 50 ans, alors que l'industrie danoise a réussi à augmenter son efficacité de 60 % au cours des trois dernières années, a-t-il déclaré.
Un client utilise l'énergie perdue d'une fonderie d'acier pour produire 220 mégawatts d'électricité. C'est l'équivalent d'une seule grande centrale solaire. Grâce à la récupération de la chaleur perdue, les États-Unis pourraient produire l'équivalent de 400 centrales électriques au charbon, selon M. Munson.
Les politiques doivent être mises à jour pour favoriser davantage l'efficacité, a soutenu M. Munson. Les coûts d'investissement élevés constituent un autre obstacle aux projets de recyclage de la chaleur à l'échelle industrielle, a ajouté M. Ballentine.
Mais l'un des principaux obstacles à la récupération de chaleur est le changement d'état d'esprit des exploitants de bâtiments et des concepteurs de produits.
C'est encore plus vrai pour la technologie thermoélectrique, qui doit encore être améliorée avant que davantage de personnes ne l'envisagent sérieusement, a déclaré M. Clary, de GMZ Energy. Une voiture hybride ou un camion diesel, par exemple, pourrait améliorer l'efficacité, tout comme un générateur d'énergie solaire thermique.
"De nouvelles façons de penser comme celle-là ne se produisent pas du jour au lendemain dans des systèmes complexes qui ont des cycles de produits complexes", a-t-il déclaré. "Au fur et à mesure que les gens s'y habituent et que les performances augmentent, le système décollera.
