Motivation et faisabilité
La production classique d'électricité à partir de chaleur par le cycle de Carnot perd 2 fois plus de chaleur qu'elle n'en utilise. Ce qui provoque le réchauffement des fleuves et perturbe l'environnement et les espèces qui y vivent.
Les nouvelles sources d'énergie, dites de fusion froide, par transmutation de nickel et hydrogène ou autres, écologiques et économiques, vont nous inciter à produire de grandes quantités d'énergie. La chaleur perdue va s'ajouter à l’effet de serre et aggraver ses effets.
Pour réduire cet échauffement de l'environnement il faudrait disposer d'une source froide économique et écologique. La transmutation biologique de sodium en potassium qui limite la température du corps humain à 39 °C peut nous y aider.
Les sources froides basées sur l'air environnant conduisent à des échangeurs d'énergie de grandes dimensions, alors que la fusion froide permettrait une beaucoup plus grande densité d'énergie.
Mais il faudra pour cela de longues recherches que nous devons commencer au plus tôt, et des incitations fiscales ou des contraintes légales pour favoriser l'usage de générateurs électriques à sources chaudes et froides et à impact thermique très réduit.
Avantages des sources froides
En combinant une source froide et une source chaude issues de la fusion froide :
- On pourrait utiliser un cycle de Carnot interne au convertisseur d'énergie, mais sans échange avec l'environnement, en équilibrant les puissances des sources internes, chaude et froide.
- On disposerait de sources compactes d'électricité à très faible effet thermique extérieur.
- On réduirait la dispersion de chaleur des sources froides classiques, l'air ou l'eau, dans l'environnement et on éviterait de le perturber et de le polluer.
- On réduirait la taille et le coût des convertisseurs d'énergie grâce à la densité des fluides intérieurs sous pression ou même des techniques solides.
- On pourrait transporter l'énergie destinée au chauffage par des câbles électriques et non par des tuyaux, même à faible distance.
- On disposerait de générateurs d'énergie dans n’importe quel milieu, l'air, les gaz, les liquides, les solides et même le vide spacial.
- En isolant différemment les parties chaudes et froides du générateur, on pourrait chauffer ou refroidir l'extérieur du générateur. En coordonnant ce mécanisme dans un grand nombre de petits générateurs, ou dans de grands générateurs communautaires, on pourrait exceptionnellement influer sur la température de l'environnement. Cela permettrait dans les grandes villes de réduire le risque de perturbations météorologiques et de tornades, ou même de les détourner.
Enjeux et perspectives
En 2012, le principal problème de réchauffement de la Terre est l’effet de serre. Mais les nouvelles sources d'énergie basées sur les transmutations du domaine des LENR pourront réduire l'importance de l'aggravation de ce réchauffement.
On pourra alors produire de grandes quantité d'énergie à faible coût et à très faible taux de pollution, comme la réaction nickel-hydrogène. Cette production d'énergie deviendra alors une nouvelle cause de réchauffement alors que l'effet de serre sera encore important à cause de son inertie à long terme. Ce réchauffement par excès de consommation sera très difficile à maitriser si nous ne commençons pas à chercher dès maintenant des solutions.
La cause de base, à part notre boulimie d'énergie, est la production d'électricité à partir de chaleur par le cycle de Carnot qui perd 2 fois plus de chaleur qu’il n'en utilise. Pour réduire cet échauffement de l'environnement il faudrait disposer de sources froides basées sur les mêmes transmutations du domaine des LENR que pour les sources chaudes. Et la nature nous en fournit déjà une qui se produit dans le corps des humains, la transmutation de sodium en potassium qui absorbe de la chaleur et nous permet d’éviter l'hyperthermie.
Mais il faudra de nombreuses et longues études avant d'arriver à une technologie efficace et pérenne, d'où l’intérêt de commencer les recherches au plus tôt. Cela sera aussi très utile pour les satellites dans l'espace vide où il n'y a pas d'atmosphère pour servir de source froide.
Lorsque des sources froides très efficaces existeront elle seront aussi utilisables pour réduire l'impact de la plupart des pertes thermiques d'autres technologies.
Sources froides biologiques des volcans
On pourrait aussi chercher d'autres fusions ou fissions endothermiques d'éléments stables, par exemple dans les bactéries extrémophiles des volcans terrestres ou sous marins.
Les micro-organismes ne sont pas tous fragiles. Les bactéries vivant sur des volcans terrestres ou sous marins :
- peuvent supporter des températures de 45 à 122 C°, voir Organisme thermophile.
- peuvent supporter des transitions rapides de températures dans des tourbillons mélangeant eau chaude et froide,
- sont sous haute pression au fond des océans (entre 100 et 500 bar), ce qui évite l'ébullition, ce que nous pouvons imiter,
- pourraient utiliser des transmutations autres que Na + O → K,
- sont donc de bons candidats pour commencer les recherches.
Echangeur thermique pour milieu biologique
La principale limite des échangeurs classiques pour les micro-organismes est la température qui varie tout le long des circuits fluides.
Mais on peut concevoir un échangeur dont l'un des circuits est à température constante, adapté aux micro-organismes.
- L'échangeur comporte trois étages :
- L'étage 1 est le circuit chaud à température décroissante.
- L'étage 3 est le circuit froid, à température constante biologique endothermique.
- L'étage 2 intermédiaire est composé de plusieurs tuyaux en boucles qui fonctionnent en parallèles.
- Dans chaque tuyau en boucle, l'eau circule à un débit différent.
Par exemple :
- Le tuyau en boucle 1 a un débit de 16 L/S où l'eau est à 200 °C coté chaud et 40 °C coté froid.
- Le tuyau en boucle 2 a un débit de 15 L/S où l'eau est à 190 °C coté chaud et 40 °C coté froid.
- Et ainsi de suite...
- Le dernier tuyau en boucle a un débit de 1 L/S où l'eau est à 50 °C coté chaud et 40 °C coté froid.
- Un asservissement très efficace sera nécessaire pour éviter la destruction du milieu biologique même en cas de fluctuations de la chaleur à absorber.
Il faut éliminer le potassium de ce milieu et le nourrir. Pour arriver à multipler le taux de réaction de Na + O → K il faudra aussi adapter les apports nutritionnels et l'évolution à long terme des microorganismes. C'est-à-dire cultiver parallèlement plusieurs lignées dans des conditions différentes pour obtenir diverses évolutions génétiques. Et les combiner savament pour améliorer peu à peu la viabilité microbienne et l'efficacité énergétique.
Réacteur endothermique non biologique
Pour permette une densité d'énergie suffisante, il faudra probablement chercher à réaliser la transmutation Na + O → K par une des technologies des LENR.
Mais si l’on réalise la transmutation Na + O → K en milieu non biologique, sera-t-telle encore endothermique ?
Une fusion de Na + O devrait produire de la chaleur, et c’est probablement la configuration biologique où se produit la réaction qui permet un effet de refroidissement. Les techniques actuelles n'arriveront probablement pas à imiter cet effet et seule une source froide biologique serait alors utilisable.
Statégie et industrialisation
Il est peu probable qu'un milieu biologique permette une densité d'énergie suffisante pour toutes les applications. Mais dans les cas où cette contrainte n’est pas importante, cette voie pourrait être la plus rapide pour arriver à une industrialisation. Et permettrait d'intéresser les écoles et des étudiants au domaine de la fusion froide y compris biologique.
En suivant cette voie de recherche pluridisciplinaire, on favoriserait la diffusion des transmutations biologiques et on inciterait alors les chercheurs à développer leurs études dans les domaines médical, agricole et biologique.