Groupe de recherche dirigé par le Pr. PEI Gang et Prof. ZOU Chongwen, de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences, a proposé une nouvelle méthode pour récolter et utiliser en continu l’énergie du soleil et de l’espace tout au long de la journée. Prenant le soleil comme source de chaleur à 6000K et l’espace extra-atmosphérique comme dissipateur de chaleur à 3K, ils ont habilement utilisé une technique de revêtement intelligent spectralement auto-adaptatif pour réduire la consommation d’énergie pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments d’une manière respectueuse de l’environnement.
Le soleil et l’univers sont la source de chaleur ultime et le puits de chaleur du cycle énergétique de la Terre. Il existe deux méthodes principales pour capter l’énergie du soleil et de l’univers : la photothermie (PT) pour la collecte thermique et le refroidissement radiatif (RC) pour un refroidissement propre sans consommation d’énergie. L’énergie thermique à haute température est obtenue directement du solaire thermique par PT. Et RC peut transmettre directement l’énergie thermique résiduelle à travers la fenêtre atmosphérique (8-13 μm) par rayonnement infrarouge vers l’espace extérieur froid, réalisant l’utilisation directe de la température cryogénique de l’espace extérieur à très longue distance.
Cependant, les PT et RC actuels reposent tous deux sur des revêtements sélectifs spectraux statiques. Un conflit spectral infrarouge se produit au cours de ces processus. Compte tenu de l’approche à cible unique et à fonction unique, les chercheurs de l’USTC ont proposé de manière innovante un mécanisme de régulation spectrale adaptative pour l’utilisation continue de la PT pendant la journée et de la RC pendant la nuit au sein d’un seul appareil.
Les chercheurs de cette équipe ont développé un revêtement multicouche adaptatif sélectif spectral à base de dioxyde de vanadium (VO2). Ce revêtement reste à l’état métallique sous irradiation solaire diurne, ce qui le rend capable de fonctionner comme un absorbeur PT. L’absorptivité solaire de l’ensemble du revêtement est de 0,89 et l’émissivité infrarouge n’est que de 0,25, ce qui permet d’absorber considérablement l’énergie. Pendant ce temps, sans irradiation la nuit, ce revêtement reste à l’état isolant avec une émissivité unitaire dans la fenêtre atmosphérique, fonctionnant comme un émetteur RC sélectif.
L’absorbeur/émetteur spectralement auto-adaptatif (SSA/E) appliquant les revêtements mentionnés ci-dessus a réalisé d’excellentes fonctions commutables adaptatives du mode PT le jour et du mode RC la nuit. Selon les expériences, sa température de surface peut être 170℃ supérieure à la température ambiante pendant la journée et 20℃ inférieure la nuit.
SSA / E fonctionne en continu sans interruption ni gaspillage d’énergie, ce qui a grandement amélioré l’efficacité globale de la récolte et de l’utilisation de l’énergie froide et thermique de l’univers. Ce travail fournit une nouvelle approche de la capture continue de l’énergie, ouvrant la voie propre et bon marché pour un chauffage et un refroidissement efficaces des bâtiments.