Un nouveau concept améliore la rentabilité de l’énergie houlomotrice
Le projet POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive polymers for wave energy conversion), financé par l'UE, a développé une nouvelle classe de polymères convertisseurs d’énergie houlomotrice (WEC, pour wave energy converter) qui exploitent des générateurs diélectriques en élastomère (DEG, pour dielectric elastomer generator) pour produire une énergie houlomotrice commercialement viable. Les DEG sont des condensateurs déformables constitués de films de caoutchouc diélectrique et de plusieurs couches d'électrodes qui peuvent être exploités pour convertir l'énergie mécanique en électricité en utilisant le principe de génération électrostatique à capacité variable. Comparées aux technologies conventionnelles, ces générateurs en élastomère offrent une grande densité énergétique, un coût extrêmement raisonnable, une exploitation directe et cyclique, une bonne résistance aux chocs et à la corrosion, un fonctionnement silencieux, un rendement élevé et des coûts d'exploitation modérés voire faibles. Toutes ces caractéristiques en font une technologie potentiellement révolutionnaire lorsqu’elle est appliquée à la réalisation de convertisseurs houlomoteurs en caoutchouc, fiables, économiques et sans composants et mécanismes rigides. Les partenaires du projet, formant un groupe interdisciplinaire de scientifiques et d'ingénieurs issus du milieu universitaire et de l'industrie, ont commencé par concevoir différents WEC en se basant sur les principes du soulèvement de la bouée, d’un clapet de débordement et le principe d’une colonne d'eau oscillante. Les chercheurs ont créé des modèles couplés basés sur une approche hydrodynamique de l'énergie houlomotrice et de modèles analytiques illustrant la réponse électro-hyper-élastique des générateurs, afin d’obtenir une bonne prédiction de la réponse dynamique des WEC en polymère. Le développement et la validation de modèles électro-hyperélastiques-hydrodynamiques précis ont permis de décrire mathématiquement la réponse des WEC composés de générateurs en élastomère. Hormis leur exploitation dans le secteur de l'énergie houlomotrice, de tels modèles pourraient être utilisés dans le secteur biomédical pour simuler l'interaction entre les fluides et des dispositifs médicaux électrochimiques souples. Les chercheurs ont conçu une membrane circulaire gonflable composée de plusieurs couches de caoutchouc isolant séparées par des couches de caoutchouc conducteur qu’ils ont nommé diaphragme circulaire (CD-DEG). Ce diaphragme circulaire peut remplacer la turbine à air traditionnelle. Des dispositifs expérimentaux miniatures ont également été conçus et testés en utilisant une puissance de l’ordre de 1 à 4 W, ce qui représente plusieurs centaines de kilowatts à l'échelle réelle. Cette étape constitue une avancée importante pour l'utilisation des DEG dans le secteur de l'énergie houlomotrice.
Mots‑clés
Convertisseurs d'énergie houlomotrice, POLYWEC, polymères électroactifs, générateurs élastomères diélectriques, électro-hyperélastiques
