Transformer la chaleur résiduelle et les bonnes vibrations en énergie verte
Chaque fois que nous marchons ou courons, nous créons de l’énergie. «À chaque pas, nous exerçons une pression sur le sol et sur la semelle de nos chaussures, ce qui crée de minuscules vibrations, et ces vibrations produisent de l’énergie», explique Cintia Mateo Mateo, chercheuse principale en matériaux avancés au Centre technologique AIMEN. Selon Cintia Mateo Mateo, ce phénomène est appelé piézoélectricité et pourrait servir à produire de l’électricité. Malheureusement, toute cette énergie est perdue. De même, la différence de température créée par le corps lors d’un exercice physique pourrait être transformée en énergie électrique. Mais là encore, faute de matériaux thermoélectriques adéquats, cette énergie est gaspillée. Toutefois, cette situation pourrait bientôt changer, notamment grâce aux systèmes de récupération d’énergie qu’AIMEN développe avec le soutien du projet InComEss, financé par l’UE.
Générer de l’énergie verte à partir de vibrations mécaniques et de chaleur thermique résiduelle
Le projet entendait démontrer comment les dispositifs piézoélectriques et thermoélectriques peuvent servir à capter les vibrations mécaniques disponibles ou les différences de température et les utiliser pour générer de l’énergie verte afin d’alimenter les réseaux de capteurs sans fil (WSN pour «wireless sensor network»). Mais ne vous inquiétez pas, le projet n’a pas l’intention de connecter ces appareils aux humains et de nous transformer en hamsters producteurs d’énergie. «Notre objectif était de récupérer et de stocker l’énergie des vibrations et de la chaleur résiduelle dans les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale», explique Cintia Mateo Mateo, qui a été la coordinatrice du projet. Par exemple, dans une étude de cas, un générateur thermoélectrique a été fixé au système d’échappement d’un véhicule, où il peut produire de l’électricité à partir de la différence de température causée lorsque la voiture commence à rouler. «En utilisant l’énergie récupérée, nous avons pu contrôler le niveau de carburant d’un véhicule toutes les 1,5 à 2 minutes, en fonction des conditions de conduite et du débit des gaz d’échappement», ajoute Cintia Mateo Mateo. En ce qui concerne le scénario aérospatial, le projet a fixé un générateur piézoélectrique et thermoélectrique combiné sur les ailes d’un aéronef. Le système transforme les vibrations et les différences de température qui se produisent dans l’aile en énergie électrique qui peut être utilisée pour transmettre des données à une plateforme de l’internet des objets (IdO) toutes les deux minutes.
Pas assez d’énergie pour alimenter les nœuds de capteurs sans fil
Bien que les prototypes aient pu produire de l’électricité à partir de vibrations mécaniques ou de chaleur résiduelle, cela n’a pas suffi à alimenter entièrement les WSN. «Soucieux de ne pas laisser passer l’occasion, nous avons décidé de recourir aux études de cas pour prouver le fonctionnement du circuit de conditionnement, des supercondensateurs de stockage, des communications sans fil avec les capteurs et des plateformes IdO, entre autres composants», fait remarquer Cintia Mateo Mateo. Les chercheurs ont démontré que, lorsqu’ils sont intégrés au circuit de conditionnement et aux générateurs, les supercondensateurs peuvent stocker l’énergie récupérée. En outre, ils ont prouvé la capacité du circuit de conditionnement d’énergie développé à augmenter l’efficacité du transfert d’énergie entre les générateurs et l’électronique d’utilisation finale.
Une pierre angulaire pour les systèmes de récupération d’énergie de demain
Bien qu’il reste encore du travail à faire, le projet InComEss constitue la pierre angulaire à partir de laquelle les systèmes de récupération d’énergie du futur seront construits. «En démontrant avec succès la possibilité d’utiliser des systèmes de récupération d’énergie pour alimenter des nœuds de capteurs sans fil, nous avons non seulement contribué à faire progresser les marchés des capteurs et de l’IdO, mais nous soutenons également la transition vers l’énergie verte», conclut Cintia Mateo Mateo. En plus de continuer à améliorer les générateurs d’énergie, les chercheurs du projet envisagent de les utiliser pour alimenter une gamme de capteurs à faible consommation d’énergie.
Mots‑clés
InComEss, chaleur, énergie verte, électricité verte, énergie, récupération d’énergie, vibrations mécaniques, chaleur résiduelle thermique, dispositifs piézoélectriques, dispositifs thermoélectriques, réseaux de capteurs sans fil
