Les transitions entre les phases solide, liquide et gazeuse d'un matériau impliquent de grandes quantités d'énergie. L'énergie nécessaire à la transition est connue sous le nom de transfert de chaleur latente. Récemment, des chercheurs en énergies alternatives ont cherché des moyens d'utiliser ce transfert de chaleur latente pour stocker l'énergie jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire. Par exemple, une étude du ministère de l'Énergie (DOE) examine si l'énergie solaire concentrée pourrait utiliser du sel fondu pour le stockage d'énergie thermique.
Transfert de chaleur sensible
Lorsque deux substances avec des températures différentes sont mises en contact l'une avec l'autre, la substance avec la température la plus élevée transfère de la chaleur au substance avec la température la plus basse dans un processus appelé "transfert de chaleur sensible". Par exemple, lorsque le soleil se couche, l'air devient plus froid et devient plus frais que la terre. Le sol transfère une partie de sa chaleur à l'air, ce qui fait que le sol se refroidit et que l'air se réchauffe.
Transfert de chaleur latente
Au point où l'une des substances est prête à changer d'état ou de phase (solide à liquide, liquide à gaz, etc), la chaleur est transférée d'une substance sans changement de température correspondant dans l'autre substance. Ce processus de dégagement ou d'absorption de chaleur sans changement de température est connu sous le nom de « transfert de chaleur latente ».
Les types
La quantité de chaleur qui doit être ajoutée à un liquide pour le transformer en gaz (c'est-à-dire de l'eau en vapeur) est appelée « chaleur latente de vaporisation », tandis que la quantité de chaleur qui doit être ajoutée à un solide pour le transformer en liquide (de la glace à l'eau) est la "chaleur latente de fusion". La quantité d'énergie qui doit être ajoutée changer la phase d'un gramme d'une substance est bien supérieure à l'énergie nécessaire pour élever d'un degré la température d'un gramme de la même substance Celsius. L'énergie nécessaire pour élever un gramme d'un degré est appelée « chaleur spécifique » de la substance. L'eau a une chaleur spécifique de 1 calorie/gramme °C et une chaleur de fusion de 79,7 cal/gramme.
Considérations
L'énergie n'est pas perdue pendant le transfert de chaleur latente. Par exemple, la fonte des glaces provoque l'absorption de chaleur latente. Lorsque l'eau gèle, la chaleur latente est libérée. De même, lorsque l'eau s'évapore, elle absorbe de l'énergie, mais lorsque l'eau se condense, l'énergie est libérée.
Avantages
De nombreuses sources d'énergie alternatives sont limitées car elles ne peuvent pas fournir une production d'énergie constante. Les générateurs solaires ne produisent que lorsque le soleil brille, et les éoliennes ne fonctionnent évidemment que lorsque le vent souffle. Cela a entraîné une recherche accrue de moyens peu coûteux et efficaces de stocker l'énergie jusqu'à ce que nécessaires (par exemple, pour stocker l'électricité solaire excédentaire produite par une journée ensoleillée pour être utilisée pendant la nuit).
Les systèmes de stockage d'énergie thermique à chaleur latente (LHTES) pourraient stocker et décharger de grandes quantités d'énergie à mesure que les substances fondent et se solidifient. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour décider quels matériaux ont les bonnes caractéristiques qui pourraient permettre à tout, des voitures aux usines, d'utiliser efficacement le transfert de chaleur latente.