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Bolt, une minigénératrice qui change les vibrations en électricité

Pour remplacer les batteries, une start-up américaine propose une solution originale permettant de générer de l’électricité à partir des vibrations provoquées par de nombreux appareils que l’on trouve à la maison ou au bureau. L’énergie produite ne permet cependant que d’alimenter un capteur sans fil.

La génératrice d’électricité du Bolt repose sur un tout petit volet (piezoelectric cantilever) qui se balance au gré des vibrations. Il est entouré d’un cadre en silicium (silicon frame around cantilever) et le courant électrique est conduit vers un condensateur ou une minibatterie via de petites pattes métalliques (electrical output leads). Le Bolt est prévu en plusieurs versions adaptées aux fréquences des vibrations. © MicroGen Systems La génératrice d’électricité du Bolt repose sur un tout petit volet (piezoelectric cantilever) qui se balance au gré des vibrations. Il est entouré d’un cadre en silicium (silicon frame around cantilever) et le courant électrique est conduit vers un condensateur ou une minibatterie via de petites pattes métalliques (electrical output leads). Le Bolt est prévu en plusieurs versions adaptées aux fréquences des vibrations. © MicroGen Systems

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Avec des smartphones et des tablettes de plus en plus puissants et fins, le seul frein de la mobilité reste toujours la batterie. Dans ce domaine, les scientifiques du monde entier s’évertuent à trouver des solutions innovantes pour atteindre le bon équilibre entre le prix de production, l’autonomie, la taille, la puissance et les considérations environnementales. Les technologies qui émergent de ces recherches sont nombreuses, et certaines semblent prometteuses.

Ainsi, une étude présentait dernièrement une microbatterie ultrapuissante et rechargeable en une seconde. D’autres laboratoires comptent améliorer les batteries lithium-ion en les combinant avec d’autres matériaux comme le zinc, le silicium ou encore le graphène. Pour le moment, aucune voie étudiée n'a permis de développer une phase industrielle. Il y a toujours un problème de fiabilité ou de coût de production.

Exploiter les vibrations pour créer de l'énergie

Et si la solution à l’autonomie était ailleurs ? C’est ce que propose une start-up américaine, baptisée MicroGen Systems. Soutenue par le Cornell NanoScale Science and Technology Facility (CNF), elle propose d’alimenter un appareil en énergie à partir de vibrations, une idée qui n'est pas nouvelle. Le principe est identique au fonctionnement des moulins ou des éoliennes qui transforment la brise en énergie.

Leur invention s’appelle le Bolt. Il se présente sous la forme d’un petit boîtier blanc sur lequel on vient brancher les appareils à alimenter. Sous le capot, le Bolt abrite un système piézoélectrique microéletromécanique (Mems). Il s’agit d’un minuscule balancier qui génère de l’électricité lorsqu’il est mis en mouvement par une source de vibrations. L’énergie produite peut alors directement alimenter un condensateur, ou encore une petite batterie qui fait office de tampon lorsque ces vibrations cessent. Les vibrations peuvent provenir de nombreux appareils domestiques.

Le Bolt de MicroGen Systems, fermé et ouvert, qui se place sur un appareil vibrant. Le petit volet piézoélectrique du dispositif (en bas) peut alors générer un courant. Bien que de faible puissance, il peut notamment être utilisé pour alimenter un petit capteur. © MicroGen Systems
Le Bolt de MicroGen Systems, fermé et ouvert, qui se place sur un appareil vibrant. Le petit volet piézoélectrique du dispositif (en bas) peut alors générer un courant. Bien que de faible puissance, il peut notamment être utilisé pour alimenter un petit capteur. © MicroGen Systems

 

MicroGen Systems a réalisé une vidéo dans laquelle le petit boîtier est apposé sur le flanc d’un four à micro-ondes en action. À partir des vibrations générées par le four, le boîtier produit suffisamment d’énergie pour alimenter un capteur sans fil. Dans un autre exemple, c’est une climatisation qui est utilisée pour faire « vibrer » l’appareil. Dans ces deux cas, la fréquence permettant d’alimenter le capteur s’élève à 120 Hz. Toutefois, le Bolt se décline en plusieurs versions pour fonctionner avec plusieurs gammes de fréquences (50, 60, 100 et 120 Hz). Contrairement aux recherches sur la batterie du futur, le Bolt n’en est plus à l’état de prototype. Il devrait même être commercialisé à partir de cet été.

Alimenter des capteurs avec Bolt

Toutefois, il ne faut pas rêver : ne comptez pas recharger un smartphone ou une tablette avec un tel système. Car le Bolt n'est pas capable de produire suffisamment d'énergie pour ces terminaux mobiles. L’appareil peut générer une tension de l’ordre de 10 V, mais pour une puissance de 10 µW environ. Il se destine plutôt à alimenter en électricité de façon autonome de petits capteurs dans l’industrie, le bâtiment, le contrôle de l’éclairage ou encore la sécurité. On pourrait également l’employer pour alimenter certains capteurs dans les automobiles, notamment ceux qui permettent de surveiller la pression des pneumatiques en temps réel.

Malgré un usage limité, ce système pourrait tout de même permettre de se passer des très polluantes piles boutons, que l’on trouve dans la plupart des capteurs et qu’il faut remplacer régulièrement. Une grosse économie d’un point de vue financier, mais également écologique, puisque selon le CNF, jusqu’à 164 millions de piles boutons sont remplacées chaque année.


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