Cette nouvelle technologie de production d’énergie marine repose sur l’effet de la piézoélectricité. Les panneaux équipés de cristaux piézoélectriques pourraient être montés sur les contrebas d’une falaise pour recueillir la force des vagues et la transformer en énergie électrique.
Face au risque d’épuisement des combustibles fossiles, il est actuellement urgent de favoriser l’utilisation des alternatives renouvelables comme les énergies solaire, éolienne et marine. De plus, les énergies primaires, source d’énormes émissions de gaz à effet de serre, devraient être complètement remplacées par ces énergies propres dans les prochaines décennies. Cependant, elles restent encore dominantes dans le mix énergétique mondial. Dans ce contexte, les travaux de développement de solutions productrices d’électricité verte à travers le monde devraient être grandement soutenus. Au Royaume-Uni, Phoebe Bamford, diplômée de l’Université Brunel de Londres, a présenté ses nouveaux panneaux piézoélectriques POW Energy dédiés à récupérer l’énergie cinétique des vagues océaniques et à la convertir en électricité. Le point sur cette technologie innovante.
D’où venait l’idée d’exploiter l’énergie piézoélectrique des houles ?
Selon Phoebe Bamfort, elle s’intéresse depuis longtemps aux énergies renouvelables. Ses recherches lui ont permis de connaître que seuls 3 % des besoins énergétiques du Royaume-Uni sont aujourd’hui assurés par les technologies houlomotrices. Toutefois, le rapport côte/superficie de ce pays est de 51,4. Le potentiel de l’énergie des vagues océaniques y est encore important. Jusqu’à ce jour, une grande partie des centrales houlomotrices sont équipées de turbines, qui seraient peu efficaces dans les applications océaniques statiques. Dans la présentation de son projet sur le site web du James Dyson Award, cette jeune ingénieure a expliqué que le sens de déplacement de l’eau de mer est perpendiculaire à la rotation des pales de turbine, faisant ainsi perdre de l’énergie lors du transfert. Afin d’éviter cette contrainte, elle a utilisé la piézoélectricité qui permet de simplifier et de réduire les conversions d’énergie cinétique en énergie électrique. Cette méthode promet ainsi une production d’électricité plus élevée que les turbines houlomotrices.
Comment sont conçus ces panneaux piézoélectriques ?
Phoebe Bamfort aurait développé 19 lots différents de cristaux piézoélectriques, en améliorant leurs caractéristiques pour une application offshore. Selon elle, la croissance des cristaux a été influencée par de multiples variables. Citons notamment la forme, la taille et le matériau du récipient, ainsi que la concentration de la solution utilisée, la pureté des ingrédients et la température du réfrigérateur. La distillation à deux passes, la durée de la période de distillation et les interférences préalables avec la solution y jouent aussi un rôle essentiel. Lors de l’expérience, le lot n° 12 aurait permis d’obtenir la forme hexagonale, qui serait la plus utile. Celui-ci possède deux surfaces planes avec d’importantes surfaces de contact dotées de métaux afin de transférer l’électricité produite. Cela a abouti à l’optimisation de la conception des prototypes de panneaux piézoélectriques. Après plusieurs itérations, cette ingénieure a choisi la conception cylindrique qui présentait des propriétés optimales lors des essais, à savoir une excellente étanchéité, une faible érosion et une application plus facile de pressions constantes.
Comment fonctionne cette technologie ?
Une vague arrive et frappe le panneau d’impact avec une surface de forme biomorphique imitant une formation d’ondulation de sable sur une plage. Ce panneau absorbe et disperse l’énergie houlomotrice en déplacements mineurs. Ensuite, cette énergie cinétique est acheminée vers le coussin de pression, qui compresse à son tour trois couches de cristaux piézoélectriques stabilisés entre quatre feuilles de cuivre. Grâce à la pression variable appliquée aux cristaux, une puissance est générée. Celle-ci est conduite à travers des plaques de cuivre raccordées à des câbles électriques assurant l’émission de cette énergie. Selon Phoebe Bamfort, la pile de cristaux est protégée par une mise à terre, évitant ainsi la mise sous tension du système par l’électricité produite. Outre cela, le tout est maintenu parfaitement étanche grâce à un joint torique et à un joint d’étanchéité. Cette jeune ingénieure a également pensé aux futures opérations d’entretien et de réparation de cette technologie. Ainsi, elle a affirmé que le retrait et le remplacement des sous-ensembles de la machine peuvent s’effectuer facilement.
Plus d’informations : Jamesdysonaward.org.