Un grand barrage hydroélectrique ou un parc éolien est peut-être la première chose qui vient à l'esprit lorsqu'on pense à utiliser l'eau ou le vent pour produire de l'électricité. Mais envisagez une échelle plus petite. Des chercheurs italiens ont développé une technologie de récupération d'énergie qui peut être placée à l'intérieur des plantes et générer de l'électricité à partir du vent ou des précipitations. Cet appareil peut générer suffisamment d'électricité pour s'alimenter lui-même et les lumières LED par temps venteux ou pluvieux. Une étude publiée le 28 février dans la revue IEEE Robotics and Automation Letters décrit ce nouveau dispositif.
Fabian Meder est un chercheur qui travaille sur des robots mous bio-inspirés à l'Institut italien de technologie (IIT) de Gênes, en Italie. Il dit qu'un système qui génère de l'énergie à partir des feuilles pourrait être particulièrement utile pour la surveillance environnementale à distance et les applications agricoles où des capteurs auto-alimentés sont nécessaires pour étudier la santé des plantes.
Le dispositif, développé par Meder et al., consiste en une feuille artificielle placée entre les feuilles d'une vraie plante et avec une couche d'élastomère de silicone sur la face inférieure. Les deux surfaces entrent en contact et se séparent à nouveau lorsque [les feuilles] se déplacent dans le vent, provoquant des charges statiques sur notre appareil et la cuticule de la feuille de la plante. Ces charges se produisent dans le tissu cellulaire interne de la plante, où elles génèrent un courant. Nous pouvons capter ce courant en plaçant une électrode dans un tissu végétal.
Des méthodes similaires sont utilisées par une gamme existante de dispositifs de récupération d'énergie intégrés dans des usines pour générer de l'électricité à partir du vent, mais cette équipe de travail est allée plus loin en développant un dispositif qui peut également capter l'énergie des gouttes de pluie.
La couche d'élastomère de silicone sur la face inférieure de la feuille artificielle est différente de la couche d'éthylène propylène fluoré (FEP) sur la face supérieure de la feuille artificielle pour générer et collecter la charge statique du bruissement des feuilles. Les électrodes placées dans et sur la feuille artificielle se connectent lorsque les gouttes de pluie tombent sur cette couche supérieure, chargeant la surface et formant un condensateur. Le couplage capacitif entre les électrodes change lorsque les gouttes de pluie se contractent et se répandent sur la surface de la feuille, créant un courant.
La capacité de capter l'énergie avec différents degrés de vent et de pluie a été testée par les chercheurs en plaçant les systèmes de fausses feuilles sur les feuilles d'une plante de laurier-rose vivante. Ils ont découvert qu'une seule goutte d'eau peut alimenter directement 11 lumières LED, produisant des pics de tension et de courant de plus de 40 volts et 15 microampères.
L'appareil est soit un récupérateur d'énergie multifonctionnel, soit un capteur auto-alimenté, selon Barbara Mazzolai, directrice du laboratoire de robotique douce bio-inspirée de l'IIT et directrice adjointe de la robotique, qui a également participé à l'étude. "Les résultats ont révélé qu'il est possible de récolter l'énergie du vent et de la pluie séparément ou simultanément avec l'appareil", dit-il.
Il souligne que les systèmes éoliens existants comme celui-ci ont tendance à générer moins d'électricité lorsque leurs surfaces sont humides. Cependant, les chercheurs affirment que leur nouvel appareil peut générer plus d'électricité dans des environnements humides, grâce à la couche supérieure de FEP qui retient l'énergie de la pluie.
Sur la base des résultats de cette étude, les chercheurs pensent que des changements de conception, tels que les matériaux et la forme des électrodes, pourraient éventuellement améliorer encore les performances de leurs feuilles artificielles.
Selon Mazzolai, « Nous examinons les marchés possibles et avons déposé un brevet sur la technique. Mais il reste encore du travail à faire avant de définir le produit final. Par exemple, nous voulons tester de manière approfondie les systèmes dans des environnements avec une grande variété de conditions de vent et de pluie.
source : spectrum.ieee.org
Günceleme: 21/03/2023 20:53