Dans le domaine de la conservation des aliments, l’efficacité énergétique des réfrigérateurs joue un rôle crucial. Ainsi, l’utilisation de l’énergie solaire pour alimenter un réfrigérateur thermoélectrique offre des perspectives prometteuses en termes d’efficacité. Cette technologie, en exploitant une source d’énergie renouvelable, permet d’atteindre des niveaux élevés de performance, tout en contribuant à une démarche plus durable et respectueuse de l’environnement.
Contexte et Méthodologie
Des chercheurs ont récemment examiné le potentiel de l’énergie solaire pour alimenter un réfrigérateur thermoélectrique (TER) dans un but de refroidissement. Ils ont conçu, développé et testé un réfrigérateur thermoélectrique alimenté par l’énergie solaire (SPTR) avec et sans un système de suivi solaire (STS) sous des conditions climatiques locales.
Le TER utilise le principe de l’effet Peltier, où un courant électrique génère une différence de température à travers un module thermoélectrique, créant un refroidissement d’un côté et un échauffement de l’autre. Contrairement aux systèmes de réfrigération conventionnels, le refroidissement thermoélectrique n’a pas de pièces mobiles, n’utilise pas de réfrigérants, fonctionne silencieusement, et s’intègre facilement avec des sources d’énergie renouvelables.
Configuration de l’Expérience
Les chercheurs ont introduit un SPTR compact utilisant des cellules solaires, un pyranomètre, un enregistreur de données, un multimètre, des thermocouples et un TER. Le TER était fabriqué en acrylique, polyuréthane, aluminium et un modèle de TEM TEC1-12706. La dissipation de la chaleur du côté chaud du TEM était gérée par un radiateur en girasol et un ventilateur de refroidissement.
Pour alimenter le TER et le STS, deux panneaux photovoltaïques (PV) de 75 W étaient utilisés. Le STS, construit en fonte, roulements, anémomètres, engrenages et systèmes motorisés, permettait aux panneaux PV de suivre la position du soleil tout au long de la journée avec une rotation sur deux axes.
Résultats de la Recherche
Les résultats ont montré une relation linéaire entre le taux d’insolation solaire, la tension et le courant des panneaux solaires, culminant autour de midi. Le STS a significativement amélioré ces valeurs par rapport au panneau fixe, permettant au SPTR de capter plus d’énergie solaire et de générer plus de puissance.
L’efficacité de conversion d’énergie (ECE) du système PV a diminué jusqu’à midi en raison de l’augmentation des températures des cellules solaires, mais s’est améliorée pour le reste de la journée. Le système basé sur STS a atteint une ECE de 29 % plus élevée que le système avec panneau fixe.
Applications et Avantages
Le SPTR s’est avéré robuste, efficace et adapté à diverses applications de refroidissement, telles que la conservation des aliments, des médicaments et des vaccins en dessous de la température ambiante. Il pourrait également servir dans d’autres applications à basse température comme le refroidissement des électroniques, la gestion thermique et la climatisation.
Contrairement aux systèmes traditionnels, le SPTR offre une solution de réfrigération durable et respectueuse de l’environnement car il fonctionne sans réfrigérants, pièces mobiles ou fluides, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre et la dépendance aux sources d’énergie conventionnelles.
Recommandations Futures
Les chercheurs recommandent d’optimiser la conception et les matériaux du TER, d’intégrer une batterie ou un supercondensateur pour le stockage d’énergie, et de réaliser une analyse technico-économique du système SPTR pour en maximiser l’efficacité.
Comparaison entre systèmes fixes et à suivi solaire (STS)
| Système fixe | Système à suivi solaire (STS) |
| Température côté froid: 0 °C | Température côté froid: 5 °C |
| Température côté chaud: 36 °C | Température côté chaud: 37 °C |
| Efficacité de conversion d’énergie: Inférieure | Efficacité de conversion d’énergie: Supérieure de 29% |
| Coefficient de performance (COP): 1.19 max, 0.27 min | Coefficient de performance (COP): 2.07 max, 0.39 min |
| Température de l’eau: 1.5 °C | Température de l’eau: 0 °C |
