Innovation

L’invention d’une hydrolienne marine flottante qui génère de l’électricité en domptant l’énergie des vagues

Le Pacific Northwest National Laboratory présente son nouveau nanogénérateur triboélectrique cylindrique à multiplication de fréquence. Cette invention vise à approvisionner continuellement en énergie les dispositifs en pleine mer.

Composées de capteurs et d’autres dispositifs, les plateformes d’observation des océans garantissent la sécurité des régions côtières. Ces installations servent à suivre et à prévoir les conditions météorologiques maritimes telles que les ouragans et les tsunamis. À cause notamment des batteries à plat, leur interruption empêche les professionnels de recueillir des informations essentielles et précises. Cet inconvénient peut cependant être résolu en alimentant directement les appareils installés en pleine mer avec de l’énergie issue des vagues. En effet, c’est l’intérêt de l’invention du nanogénérateur triboélectrique cylindrique à multiplication de fréquence (FMC-TENG).

Le FMC-TENG, une version améliorée du nanogénérateur triboélectrique cylindrique

Les chercheurs du PNNL ont mis au point le FMC-TENG. C’est une petite centrale électrique capable de transformer l’énergie des vagues en électricité qui servira à alimenter les appareils en mer. Ce laboratoire envisage de reproduire des versions plus grandes de ce nouveau générateur. L’objectif est de fournir en électricité, et ce, de manière autonome les systèmes d’observation des océans et de communication (la télémétrie acoustique par exemple). Selon Daniel Deng, membre du laboratoire du PNNL, ces dispositifs sont en mesure de convertir efficacement des ondes lentes, uniformes ou aléatoires en énergie. D’ailleurs, ces appareils ont l’avantage d’avoir un poids léger, ce qui facilite leur transport.

Ils peuvent facilement s’adapter à des utilisations sur des plateformes flottantes ou amarrées. Leur déploiement coûte moins cher par rapport aux autres solutions de production d’énergie marine renouvelable. Ainsi, les FMC-TENG conviennent parfaitement pour alimenter des appareils en haute mer, dont l’accès et la surveillance sont souvent complexes et coûteux.

Un nanogénérateur qui exploite l'énergie des vagues pour alimenter les plates-formes d'observation en pleine mer.
Un nanogénérateur qui exploite l’énergie des vagues pour alimenter les plates-formes d’observation en pleine mer. Crédit image : Animation de Sara Levine | Pacific Northwest National Laboratory)

Vers une utilisation autonome en haute mer

Le FMC-TENG est aujourd’hui en instance de brevet. Cette innovation se sert des aimants qui sont mieux positionnés que ceux aperçus sur les profils cylindriques. Cela lui confère une meilleure capacité à transformer les ondes lentes et uniformes en électricité. Jusqu’à présent, le prototype est capable de générer une quantité d’électricité suffisante pour faire fonctionner un émetteur acoustique. Ce genre de capteur est souvent intégré dans les plateformes d’observation des océans et les systèmes de communication. Cette quantité d’électricité est comparable à celle dont on a besoin afin d’alimenter une ampoule LED. En vue d’une utilisation commerciale, les chercheurs du PNNL travaillent aujourd’hui pour perfectionner leur invention. Prochainement, ce nouveau générateur devrait être en mesure de fournir suffisamment d’énergie à une plateforme d’observation des océans entière. Soulignons que ce type d’installation comprend de nombreux capteurs et de dispositifs de communication par satellite.

La technique mise en œuvre pour augmenter le rendement de production

Un nanogénérateur triboélectrique cylindrique se compose de deux cylindres imbriqués entre eux. Le cylindre intérieur tourne librement. Certains éléments sont placés entre ces deux cylindres, notamment :

  • des bandes de fourrure artificielle ;
  • des électrodes en aluminium ;
  • un matériau en éthylène-propylène fluoré (FEP).

En contact avec la surface d’une vague, le TENG produit de l’énergie. En pratique, la fourrure artificielle et les électrodes d’un cylindre frottent contre le matériau FEP de l’autre cylindre. Cette action de frottement permet de créer de l’électricité statique qui se transforme ensuite en énergie. Des vagues rapides et fréquentes sont nécessaires pour générer plus d’énergie. En partant de ce constat, l’équipe du PNNL a développé un nouveau prototype capable de produire de l’électricité en pleine mer où les vagues sont plus lentes. Elle vise à accroître la quantité d’énergie des vagues convertie en électricité à partir de l’appareil. Le principe est que le cylindre interne du générateur effectue des arrêts de façon temporaire.

De minuscules générateurs d'électricité statique pourraient produire de l'énergie à partir des vagues
De minuscules générateurs d’électricité statique pourraient produire de l’énergie à partir des vagues. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit photo : Shutterstock

Pour cela, les chercheurs ont installé des aimants qui empêchent ce cylindre de tourner jusqu’à ce que le FMC-TENG arrive au niveau de la crête d’une vague. Cette technique lui permet d’accumuler davantage de l’énergie potentielle. Au moment où le dispositif se positionne près de la crête d’une vague, le relâchement des aimants provoque un déplacement plus rapide du cylindre interne. Ce mouvement augmente ainsi la production d’énergie issue des vagues lentes et uniformes qui se forment en pleine mer. Pour avoir plus d’informations, rendez-vous sur cleantechnica.com.

Source
cleantechnica.com

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