Chaleur et électrons
La chaleur humaine est tentante à utiliser : notre corps régule sa température à 37.5°C. Encore faut-il établir un flux de chaleur !
Source de chaleur
Nous avons vu que la thermoélectricité permet de générer de l'énergie par effet Seebeck, à condition d'avoir une source chaude et une source froide pour établir un flux de chaleur.
Comme notre corps régule sa température à 37.5°C, la première idée qui vient est de l'utiliser comme source chaude, ce qui implique de trouver une source froide à une température inférieure, et l'air ambiant est ce qui est directement disponible, généralement par l'intermédiaire d'un radiateur à ailette.
Sauf que.
La surface de la peau est plutôt à 33°C en conditions normales, mais les mains peuvent notoirement descendre jusqu'à une vingtaine de degrés, voire quinze, surtout si le temps est frais et que vous êtes atteint du syndrome de Raynaud (la vasoconstriction ne s'arrête pas même si vous revenez au chaud, et vous avez les mains effectivement réellement froides). Cela veut dire que le rendement de votre système, directement relié à la différence de température, ne sera pas aussi performant qu'espéré.
De plus, votre source froide, l'air ambiant, peut devenir assez chaude pour que le rendement devienne vraiment pourri. Mais bon, c'est vrai que pendant un trek en Antartique, le rendement va drôlement s'améliorer. Il ne faudra pas oublier de s'alimenter, car l'énergie provient forcément de quelque part...
Des gros malins pourraient se dire que l'on va mettre le module Peltier directement à l'intérieur du corps. Mais c'est une fausse bonne idée car il faut quand même relier l'autre côté du Peltier au froid. Du coup ça ne se fait pas, la thermodynamique nous enseigne qu'on ne peut pas tirer de l'énergie à partir de la chaleur ─directement.
D'autres gros malins peuvent envisager d'utiliser une source "froide" plus chaude que celle du corps, ce qui n'est pas une bonne idée car il faudra bien fournir cette source "plus chaude que le corps". Et nous ne vivons habituellement pas dans un sauna à plus de 38°C, ce n'est pas raisonnable.
Pour la petite histoire et frimer un peu, un stimulateur cardiaque thermoélectrique avait été réalisé en 1969 par CIT Alcatel. Sauf que la source chaude était du plutonium.
Voici quelques tentatives, pour certaines fructueuses, de récupérer de l'énergie électrique en utilisant des thermocouples. L'ordre de grandeur de l'énergie disponible est dans la dizaine de milliWatts par cm², en étant très optimiste dans des conditions favorables. Et si obtenez 0.1% de rendement, ce sera déjà pas mal...
Un article encore plus détaillé que la présente page, et bourré de références :
Des prototypes, il y a en eu !
Et ce ne sont que ceux que j'ai trouvés, quand des images existent et sont disponibles. Cette page est extrêmement loin d'être exhaustive, mais bon, vous devriez trouver quelques propositions inhabituelles que vous ne connaissiez pas.
En 2007, l'Imec a proposé un EEG autonome alimenté par thermogénération.
Accessoirement, j'avais essayé en 2009 le même genre de dispositif pour alimenter une radio au CEA/Liten (réalisé des années auparavant), sauf que cela avait assez mal marché car j'avais pas mal de cheveux à l'époque ─ça isole thermiquement─, et l'inventeur n'en avait presque plus...
Dans la foulée, l'Imec proposa aussi un oxymètre de pouls alimenté par thermogénérateur porté au poignet.
Il existe une pléthore de propositions pour récupérer la chaleur du corps avec des moyens divers, les modules Peltier habituels en premier, mais aussi des propositions plus exotiques comme :
- En 2008, le CEA/Liten proposa un tissu utilisant deux alliages pour réaliser un thermogénérateur. C'est resté au stade du prototype. (dossier de presse)
Lampe-torche
Transformer la chaleur de la main en énergie électrique pour allumer une lampe-torche est un dispositif régulièrement réinventé.
Et le foin que l'on fait autour de ça m'énerve un poil, il n'y a pas quoi fouetter un chat. D'ailleurs, je l'avais (re)fait en 2010.
Montres
L'idée d'utiliser la chaleur humaine pour alimenter une montre est probablement la seule application qui est devenue un vrai produit industriel.
Remarquez la date : 1982. Alors les autres idées ne sont vraiment pas neuves.
Regardons d'un peu plus près ces lampes-torches alimentées par la chaleur humaine, avant de voir une application plus industrielle avec les montres.