De minuscules générateurs d’électricité statique pourraient produire de l’énergie à partir des vagues

Une façon intelligente de rassembler de nombreux nanogénérateurs qui exploitent l’électricité statique pour générer un courant pourrait ouvrir un nouveau type d’énergie des vagues

Technologie


16 septembre 2022

Une image des vagues qui se brisent

L’énergie des vagues est une énorme source potentielle d’électricité propre

Cavan Images/Alay

L’énergie des vagues est peut-être sur le point d’être stimulée par de minuscules générateurs qui reposent sur un phénomène appelé effet triboélectrique. Une équipe en Chine a dévoilé une conception qui double le précédent record de puissance générée par volume grâce à cette technologie.

Contrairement à l’énergie éolienne et solaire, les coûts élevés empêchent toujours l’énergie des vagues de décoller de manière considérable. Les systèmes existants génèrent de l’énergie lorsque le mouvement des vagues entraîne l’induction électromagnétique, ce qui implique des aimants se déplaçant à travers des bobines, mais celles-ci sont lourdes, coûteuses et inefficaces, explique João Ventura à l’Université de Porto au Portugal.

Une alternative consiste à créer des systèmes d’énergie houlomotrice qui captent l’énergie en exploitant l’accumulation d’électricité statique lorsque différents matériaux se frottent, comme un ballon contre les cheveux. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet triboélectrique et la décharge de la charge statique accumulée peut générer un courant. Les dispositifs pour exploiter cet effet sont connus sous le nom de « nanogénérateurs ».

De nombreuses équipes développent des systèmes triboélectriques pour des applications à petite échelle telles que l’alimentation de stimulateurs cardiaques ou la production d’électricité à partir du mouvement de chaussettes ou de sacs à dos, mais jusqu’à présent aucun appareil contenant les nanogénérateurs n’a été mis en vente.

Parce que le courant généré par chaque nanogénérateur est faible, pour l’énergie houlomotrice, l’idée est de relier entre eux des milliers de nanogénérateurs triboélectriques dans de longues chaînes reliées par des connecteurs souples. À l’heure actuelle, de nombreuses conceptions d’énergie houlomotrice consistent en des sphères qui roulent à l’intérieur de chaque nanogénérateur.

Maintenant, une équipe dirigée par Zhong Lin Wang de l’Institut de la nanoénergie et des nanosystèmes de Pékin en Chine, qui a créé le premier nanogénérateur triboélectrique fonctionnel en 2012, a créé une conception différente pour l’énergie des vagues, consistant en une bobine en forme de ressort à l’intérieur d’un cylindre. Lorsque le cylindre oscille d’avant en arrière par vagues, différentes parties de la spirale se touchent et se séparent, générant un courant.

Lors de tests en laboratoire, cet appareil a produit jusqu’à 347 watts de puissance par mètre cube, soit le double du meilleur atteint auparavant et jusqu’à 30 fois plus que les autres conceptions triboélectriques.

“Le groupe a réalisé une percée significative dans le développement d’une nouvelle structure triboélectrique qui fournit une grande densité de puissance”, déclare Ventura.

Avec les nanogénérateurs triboélectriques, la structure utilisée pour générer de l’énergie est généralement beaucoup plus grande que la couche mince des triboélectriques, dit-il. “Si vous pouvez emballer plus dans le même espace, vous obtenez des avantages majeurs.”

Les travaux surmontent certains des principaux obstacles empêchant le déploiement de nanogénérateurs triboélectriques pour la récupération de l’énergie des vagues, explique Ventura.

Mais le pionnier de l’énergie houlomotrice Stephen Salter de l’Université d’Édimbourg, au Royaume-Uni, n’est pas convaincu que les nanogénérateurs triboélectriques pourraient surpasser les conceptions conventionnelles de l’énergie houlomotrice. De plus, parce que le processus implique des frottements, l’usure va être un problème, dit Salter, et l’équipe ne dit pas comment elle va résoudre ce problème.

Référence de la revue : Une Terre, DOI : 10.1016/j.oneear.2022.08.013

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