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Un mini-générateur pour capter l'énergie de tous les bruits

ActualitéClassé sous :technologie , Générateur d’électricité , électricité renouvelable

Encore un progrès dans la quête du mini-générateur d'électricité capable de tirer de l'énergie du bruit ambiant ! Des ingénieurs américains parviennent désormais à utiliser les vibrations les plus irrégulières, inaccessibles aux systèmes fonctionnant par résonance mais pourtant les plus courantes.

Les générateurs miniatures conçus au centre de recherche en ingénierie des microsystèmes sans fils intégrés peuvent atteindre une taille de 1 cm3 et fonctionner à partir des vibrations aléatoires de l’environnement. © Tzeno Galchev

Comment alimenter en énergie les appareils électroniques qui deviennent omniprésents, omnipotents et minuscules ? Trois solutions sont possibles : les raccorder aux circuits de distributions électriques, utiliser des batteries ou des piles à combustibles, ou bien générer sur place de l'électricité à partir de l'énergie environnante.

La première solution est inapplicable ou peu pratique pour les systèmes embarqués et mobiles, la seconde impose de recharger ou de remplacer régulièrement une alimentation qui peut être difficile d'accès (implant corporel, sommet d'une tour).

La production locale d'énergie à partir de sources renouvelables est donc l'idéal pour des appareils sans fil tels des pacemakers ou des senseurs médicaux ou environnementaux. Dans cette voie nouvelle des nano-générateurs, de bons résultats ont été obtenus ici ou là pour exploiter des sources régulières et prédictibles, comme les mouvements respiratoires.

Le problème de ces générateurs est que « la grande majorité de l'énergie cinétique de l'environnement qui nous entoure tous les jours n'est pas produite de manière périodique, selon un schéma répétitif, comme l'explique Khalil Najafi. L'énergie produite par le trafic d'une rue animée, d'un pont ou d'un tunnel, et des personnes qui montent et descendent des escaliers, par exemple, provoque des vibrations qui sont non périodiques et se produisent aux basses fréquences. »

Exploiter la moindre vibration, même la plus irrégulière

Pour remédier à ce problème, Khalil Najafi et Tzeno Galchev du département d'ingénierie électrique et informatique de l'Université du Michigan ont élaboré des générateurs miniatures capables d'exploiter de manière efficace ces vibrations non périodiques de l'environnement, même à basse fréquence. Appelés Parametric Frequency Increased Generators (PFIG), ces générateurs produisent d'après les tests un courant de 500 microwatts apte à alimenter une montre ou un pacemaker.

Trois prototypes ont été construits pour l'instant. Les deux premiers fonctionnent avec un système classique de bobine exposée à un champ magnétique variable. Le plus petits des trois (1 cm3) utilise quant à lui du matériel piézoélectrique. Ce dernier est destiné au monitorage des infrastructures.

L'idée sous-jacente est d'utiliser ces mini-générateurs pour alimenter de manière continue et sans entretien des senseurs qui surveilleraient les taux de pollutions, la présence de toxine ou l'apparition de signes de stress structural. Ces senseurs doivent alors pouvoir fonctionner au sommet d'un pont, même lors des nuits sans vent, quand les villes se calment.

D'où l'intérêt de disposer de générateurs capables d'exploiter les vibrations discontinues des bourrasques de vents ou des rares véhicules qui passent de temps en temps.

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