De nos pas à nos pressions sur les boutons, les humains dépensent constamment de l’énergie et les chercheurs exploitent ces mouvements pour alimenter le monde qui nous entoure.
Récolter l’énergie de son environnement ou de ses activités plutôt que d’une batterie ou d’une prise murale présente certains avantages clés: Les sources d’électricité sont gratuites et les appareils sont plus mobiles. Ceci est particulièrement utile pour l’électronique médicale comme les pompes à insuline et les stimulateurs cardiaques. Les récupérateurs d’énergie pourraient également prolonger la durée de vie de la batterie des smartphones et des ordinateurs portables.
L’idée n’est pas nouvelle. Les radios en cristal, par exemple, existent depuis le début du 20ème siècle et n’ont pas besoin d’une source d’alimentation dédiée, car elles récupèrent l’électricité des ondes radio. Mais les stratégies actuelles de récupération d’énergie ne sont pas très efficaces, et l’énergie dans notre environnement est largement diffusée, ce qui signifie que des lumières vives, de grands gradients de température ou de longues promenades rapides sont nécessaires pour produire une quantité appréciable d’énergie, qui peut encore ne pas être très grande.
Maintenant, les chercheurs découvrent de nouvelles façons d’augmenter l’efficacité des récoltes et de réduire les coûts. Les développeurs fabriquent également des appareils électroniques qui utilisent beaucoup moins d’énergie, de sorte qu’un jour votre téléphone peut fonctionner sur le bruissement de votre poche et quelques coups de doigt lorsque vous passez un appel.
Au Laboratoire national Lawrence Berkeley, des scientifiques ont démontré le mois dernier un appareil qui utilise des virus pour traduire la pression en électricité. Le dispositif repose sur la piézoélectricité, un phénomène où une charge électrique est produite dans un matériau lorsqu’il est déformé ou sollicité mécaniquement. Dans ce cas, l’équipe a utilisé un virus M13 conçu qui infecte généralement les bactéries pour fabriquer le matériau.
Le plaisir commence à 50 nanoampères
L’appareil peut produire 6 nanoampères de courant et 400 millivolts de potentiel, soit environ le quart de la sortie d’une batterie triple-A et suffisamment pour activer brièvement un petit écran monochrome à cristaux liquides avec un générateur de taille centimétrique lorsqu’il est pressé. Les chercheurs ont publié leur rapport dans Nature Nanotechnology.
Ramamoorthy Ramesh, chercheur à la division de la science des matériaux de LBNL et l’un des coauteurs du rapport, a expliqué que les virus peuvent se reproduire et former eux-mêmes des structures à l’échelle nanométrique, ce qui en fait une alternative intéressante et peu coûteuse aux dispositifs piézoélectriques conventionnels, qui peuvent utiliser des produits chimiques coûteux ou toxiques. Le matériau viral peut également être pulvérisé sur une surface, ce qui peut transformer n’importe quel mur ou sol en une moissonneuse d’énergie contre les bruits de pas et les vibrations.
À l’heure actuelle, le générateur de virus est trop faible pour fournir une puissance pratique, bien que les chercheurs apportent des améliorations et disent qu’ils ne sont pas loin d’un produit utile.
« Si nous obtenons 50 à 70, alors c’est le temps du rock ‘n’ roll. Ensuite, c’est très amusant « , a déclaré Ramesh.
Des chercheurs du Royaume-Uni ont également récemment mis au point un générateur piézoélectrique, une genouillère qui frotte les électrons de la marche. Lorsque le genou du porteur se plie, quatre aubes métalliques de l’appareil sont « pincées », qui vibrent ensuite comme une corde de guitare et produisent de l’électricité.
Actuellement, l’appareil produit environ 2 milliwatts de puissance, mais les chercheurs s’attendent à atteindre 30 milliwatts avec quelques ajustements.
Michele Pozzi, chercheur principal du projet et chercheur en récupération d’énergie à la School of Applied Sciences de l’Université de Cranfield, a déclaré dans un communiqué qu’il s’attendait à ce que l’appareil coûte £ 10 par unité lorsque la production sera accélérée. Les résultats ont été publiés plus tôt ce mois-ci dans Smart Materials and Structures.
Mais peut-il alimenter un téléviseur?
Pourtant, même avec les récupérateurs d’énergie sur le marché, le gros obstacle est d’obtenir suffisamment d’électricité utilisable pour alimenter un capteur, une lampe ou un écran. Cela signifie produire plus d’électricité que ce dont l’appareil a besoin pour stocker et rester constamment opérationnel.
« Dans certains cas, vous ne récoltez peut-être qu’un microwatt environ », a déclaré David Freeman, technologue en chef du groupe solutions d’alimentation électrique chez Texas Instruments. « Si votre appareil nécessite un microwatt, vous ne faites rien pour personne. »
Pour Texas Instruments, la solution est de rendre les appareils qui consomment moins d’électricité ainsi que de rendre les moissonneuses plus efficaces.
« Ce n’est qu’au cours des trois, quatre ou cinq dernières années que l’électricité déclarée suffisante pour être utile et l’énergie des appareils étaient suffisamment faibles pour fonctionner », a déclaré Freeman.
Une utilisation potentielle des moissonneuses consiste à construire des capteurs capables de surveiller la qualité de l’air. Les opérateurs peuvent collecter ces informations sans fil pour chauffer ou refroidir efficacement leurs espaces. « La cible pour la plupart de ces applications est le « pelage et collage » », a expliqué Freeman, notant que le meilleur emplacement pour un capteur peut être loin de tout câblage électrique. De tels endroits peuvent également être difficiles d’accès, de sorte que changer fréquemment une batterie serait trop gênant, ce qui en fait des utilisations idéales pour les moissonneuses.
À cette fin, l’entreprise fabrique des circuits intégrés et des microprocesseurs qui nécessitent beaucoup moins d’énergie.
« Chaque génération utilise moins d’énergie que la génération précédente », a déclaré Freeman. « Alors que nous continuons à réduire la puissance nécessaire à ces appareils, cela rend la pièce de récolte plus pratique. »
Selon Freeman, la technologie de récolte dominante est les petits panneaux photovoltaïques, car les récolteuses vibratoires et radio ne captent pas encore assez de puissance pour faire fonctionner à la fois le capteur et l’émetteur. La société a récemment fabriqué un prototype de clavier sans fil fonctionnant sur un éclairage intérieur avec une durée de vie de la batterie qui correspond à la durée de vie de l’appareil, environ trois à cinq ans. En outre, Texas Instruments développe des capteurs pour surveiller les équipements industriels et les routes, où les fréquences de mouvement régulières peuvent être plus adaptées aux moissonneuses vibratoires.
Réimprimé à partir de Climatewire avec la permission d’Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net , 202-628-6500