Fenêtres intelligentes: une nouvelle façon d'économiser l'énergie

Des Américains ont mis au point un nouveau matériau qui retient la chaleur à l'intérieur en cas de froid et la renvoie à l'extérieur par temps chaud.

L’énergie dépensée à l’heure actuelle pour réguler la température à l’intérieur des bâtiments est considérable. L’épuisement progressif des ressources naturelles rend plus nécessaire que jamais la découverte de moyens pour économiser cette énergie et en limiter le gaspillage. Or ce n’est un secret pour personne que les fenêtres sont l’une des principales sources de déperdition de la chaleur en hiver, et que les rayons du soleil frappant vos vitres en été peut rapidement transformer votre appartement en fournaise.

Dans ce contexte, les travaux réalisés par Sarbajit Banerjee, chercheur à l’université de Buffalo, revêtent une importance cruciale, puisqu’il aurait mis au point, en utilisant du vanadium, des vitrages dont les propriétés changent en fonction de la température.

Des fenêtres qui retiennent la chaleur

Banerjee n’est certes pas le premier à avoir songé à faire des fenêtres un instrument pour limiter les déperditions d’énergie d’un logement, mais les différents systèmes existant ont des inconvénients préjudiciables. Les appartements équipés de fenêtres isolantes se transforment parfois en étuves, et à l’inconfort viennent parfois s’ajouter champignons et bactéries.

Des systèmes plus perfectionnés peuvent réguler la température intérieure, «décidant» quelle quantité de chaleur doit être rejetée à l’extérieur. Mais l’utilisation d’un tel système demeure complexe, nécessitant un appareillage électronique sophistiqué, lui-même consommateur d’énergie. Autrement dit, une fausse bonne idée dans un contexte où il s’agit justement de réduire cette consommation.

Les fenêtres intelligentes de Sarbajit Banerjee

Pour palier ces inconvénients, et parvenir à réguler la température intérieure d’un appartement, sans recourir à l’électronique, le chercheur américain a eu l’idée de recouvrir le verre d’une couche d’oxyde de vanadium.

Le vanadium est un matériau particulier : sous l’effet de la chaleur, il change d’état, mais demeure solide. Comme l’explique Sarbajit Banerjee, « il ne fond pas, mais change radicalement de propriétés. D’un solide qui laisse passer les rayons du soleil, il devient un autre solide qui les bloque complètement, sans pour autant qu’on y perde en luminosité ».

Le principal problème, c’est que la température de transition du vanadium est de 57°C, ce qui est un peu élevé pour profiter agréablement de son chez soi. Il existe, il est vrai, des matériaux de synthèses aux propriétés similaires et à la température de transition bien plus basse que celle du vanadium, mais ils sont plus difficiles à produire et feraient exploser le prix des fenêtres intelligentes. Le chercheur américain et son équipe ont alors eu l’idée de réduire l’oxyde de vanadium en nanomatériau, et en l’associant à du tungstène, ils ont réussi à faire tomber sa température de transition à 29°C. Encore un poil trop chaud, certes, mais Sarbajit Banerjee affirme être capable de la faire descendre bientôt à un niveau acceptable, proche des 20°C en général préconisés pour les appartements.

Ceci mis à part, il reste encore un autre problème à résoudre : l’oxyde de vanadium n’est pas absolument transparent, mais présente une teinte vert jaune. On imagine sans mal que les gens ne se rueront pas sur des fenêtres promettant d’éclairer leur salon d’un jour maladif ! Là encore, les scientifiques affirment que l’obstacle sera bientôt levé.

Les développements projetés

La technique n’est donc pas encore tout à fait au point, mais le National Renewable Energy Laboratory (NREL, http://www.nrel.gov/), rattaché au ministère américain de l’Énergie, s’y intéresse déjà. Il s’agirait de développer ces fenêtres pour en équiper les immeubles recourant habituellement à l’air conditionné, notamment dans des endroits connaissant des chaleurs caniculaires, comme Las Vegas.

D’après le chercheur, il lui faudra en conséquence trouver comment produire ces fenêtres à grande échelle. Un défi qu’il imagine pouvoir relever d’ici cinq ans. « Le matériau est relativement abondant, a-t-il déclaré, et pas trop onéreux. » Fort de ce constat, il envisage d’ailleurs d’autres utilisation pour l’oxyde de vanadium, comme les composants d’ordinateurs, les instruments de vision nocturne ou les systèmes de guidage des missiles…

Source :

http://www.rescorp.org/cottrell-scholar-awards/awardee/banerjee/85

http://www.buffalo.edu/news/12460

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