Les sources d’énergie renouvelables issues du soleil ou du vent sont inépuisables. A partir de ce simple constat, des chercheurs ont conçu des « plantes électriques » – de minuscules générateurs en forme de feuilles qui produisent de l’électricité à partir du vent ou de la pluie. Ces générateurs ont été testés en les intégrant à des plantes artificielles.
La production d’énergie à partir de la nature
Il existe plusieurs façons de produire de l’électricité à partir de la nature. Par exemple, les panneaux solaires convertissent l’énergie lumineuse du soleil, et les éoliennes transforment l’énergie cinétique de l’air en mouvement. Ces méthodes dépendent généralement d’une seule source et ne sont donc efficaces que lorsque cette source est disponible. Les panneaux solaires ne fonctionnent pas après le coucher du soleil, par exemple, et une journée calme ne générera pas beaucoup d’énergie éolienne.
Récemment, les collecteurs d’énergie multi-sources ont émergé comme une méthode pour capturer l’énergie de différentes sources renouvelables en un seul appareil, maximisant ainsi la production potentielle. C’est dans cette optique que Ravinder Dahiya et ses collègues ont voulu créer un collecteur d’énergie multi-sources capable de générer de l’électricité à la fois à partir du vent et de la pluie.
Deux types de collecteurs d’énergie
L’équipe a construit deux types de collecteurs d’énergie : un nanogénérateur triboélectrique (TENG) pour capter l’énergie cinétique du vent et un générateur d’énergie basé sur des gouttelettes (DEG) pour collecter l’énergie des gouttes de pluie qui tombent.
Le TENG était composé d’une couche de nanofibres de nylon prise en sandwich entre des couches de polytétrafluoroéthylène, plus communément connu sous le nom de Teflon™, et des électrodes de cuivre. Lorsque les couches étaient pressées l’une contre l’autre, des charges statiques étaient générées et converties en électricité.
Le Teflon a également été utilisé pour fabriquer le DEG, qui a été imperméabilisé et recouvert d’un tissu conducteur pour servir d’électrodes. Lorsqu’une goutte de pluie frappait l’une des électrodes, cela provoquait un déséquilibre des charges, générant un courant. Dans des conditions optimales, le TENG produisait 252 V de puissance et le DEG 113 V, mais seulement pendant de courtes périodes.
Des « plantes électriques » en action
L’équipe a monté le DEG au-dessus du TENG et a intégré des versions en forme de feuille dans une plante artificielle. Lorsque les générateurs en forme de feuille étaient exposés à des conditions simulant le vent et la pluie naturels, ils alimentaient 10 lumières LED par intermittence.
Ce dispositif « plante électrique » pourrait être développé en systèmes plus grands ou en réseaux de centrales électriques pour produire de l’énergie propre à partir de sources naturelles, selon les chercheurs.
En synthèse
Les «plantes électriques» représentent une nouvelle étape dans la recherche de sources d’énergie renouvelables. En combinant l’énergie du vent et de la pluie, ces générateurs pourraient contribuer à diversifier notre approvisionnement en énergie et à réduire notre dépendance à l’égard des combustibles fossiles.
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Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un nanogénérateur triboélectrique (TENG) ?
Un nanogénérateur triboélectrique (TENG) est un dispositif qui convertit l’énergie mécanique en électricité grâce à l’effet triboélectrique, un phénomène de génération de charge électrique par frottement ou contact entre deux matériaux.
Qu’est-ce qu’un générateur d’énergie basé sur des gouttelettes (DEG) ?
Un générateur d’énergie basé sur des gouttelettes (DEG) est un dispositif qui convertit l’énergie cinétique des gouttes de pluie en électricité. Lorsqu’une goutte de pluie frappe l’électrode du DEG, elle crée un déséquilibre de charge qui génère un courant électrique.
Comment ces « plantes électriques » pourraient-elles être utilisées ?
Les «plantes électriques» pourraient être utilisées pour produire de l’électricité dans des zones où les sources d’énergie traditionnelles ne sont pas disponibles ou peu fiables. Elles pourraient également être intégrées dans des systèmes plus grands ou des réseaux de centrales électriques pour produire de l’énergie propre à partir de sources naturelles.
Quels sont les avantages de ces « plantes électriques » ?
Les «plantes électriques» ont plusieurs avantages. Elles sont capables de générer de l’électricité à partir de plusieurs sources d’énergie renouvelables, ce qui peut augmenter leur efficacité et leur fiabilité. De plus, elles sont respectueuses de l’environnement et peuvent contribuer à réduire notre dépendance à l’égard des combustibles fossiles.
Quels sont les défis à relever pour développer ces « plantes électriques » ?
Le principal défi pour développer ces «plantes électriques» est de parvenir à une production d’énergie stable et continue. Actuellement, ces dispositifs ne peuvent produire de l’électricité que pendant de courtes périodes. De plus, leur efficacité dépend des conditions météorologiques, ce qui peut limiter leur utilisation dans certaines régions.
Références
Légende illustration : Cette « centrale électrique », composée de générateurs beiges en forme de feuilles, peut capter l’énergie des brises légères et des gouttes de pluie qui tombent. Crédit : Adapted from ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Article : « Multisource Energy Harvester on Textile and Plants for Clean Energy Generation from Wind and Rainwater Droplets » – DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03620
