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L'herbe en plastique pourrait aider à générer de l'énergie éolienne, selon une équipe de recherche chinoise

L'herbe en plastique pourrait aider à générer de l'énergie éolienne, selon une équipe de recherche chinoise

La nouvelle herbe en plastique éolienne pourrait ressembler à ceci une fois qu'elle sera complètement développée [Source de l'image: desalvea, Flickr]

La Chine est régulièrement critiquée pour son bilan environnemental. À tort, comme cela arrive. En fait, le pays est maintenant en avance sur les États-Unis en termes de développement et de déploiement d'énergies renouvelables et l'innovation chinoise en matière d'énergie propre est une source régulière de technologies assez étonnantes.

L’un de ces développements est une forme d ’« herbe plastique »qui vient d’être développée par des scientifiques de l’université Southwest Jiatong de Chengdu. L'équipe de recherche de l'université, dirigée par Zhong Lin Wang, a développé une nouvelle forme de nanogénérateur triboélectrique (TENG), une technologie qui convertit l'énergie mécanique et / ou thermique en électricité. Les nanogénérateurs fonctionnent selon trois approches typiques - piézoélectrique, triboélectrique et pyroélectrique, dont la dernière concerne la récupération de l'énergie thermique et les deux premières méthodes de récupération de l'énergie mécanique. Les TENG sont constitués de bandes verticalement autoportantes fabriquées à partir d'un film mince en polyéthylène téréphtalate (PET), recouvertes d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) d'un côté et de nanofils de l'autre, permettant ainsi aux électrons de sauter entre les deux matériaux, un processus connu sous le nom de l'effet triboélectrique.

Selon l’étude de recherche de l’équipe, publiée dans la revue Advanced Materials, des collecteurs d’énergie éolienne basés sur TENG ont été développés ailleurs. Cependant, jusqu'à présent, bien que ceux-ci aient utilisé de manière similaire la vibration de la membrane induite par le vent pour produire de l'électricité, ils ne peuvent être utilisés que lorsque le vent soufflait dans une certaine direction. Le problème avec ceci est que la plupart des courants de vent n'ont pas une direction constante et en fait la direction du vent peut même changer avec le temps, rendant ainsi ces moissonneuses largement inutilisables. Le but du projet était donc d'exploiter l'énergie des rafales de vent erratiques, couramment rencontrées dans les zones urbaines, ainsi que des vents réguliers.

Au lieu de cela, la recherche de l'Université Southwest Jiatong a développé un TENG plus flexible qui récolte l'énergie du vent naturel dans des directions de vent arbitraires.

"Comparé à une éolienne, notre nanogénérateur triboélectrique (TENG) est efficace pour récolter l'énergie du vent naturel soufflant dans n'importe quelle direction", a déclaré Weiqing Yang, membre de l'équipe, s'adressant au New Scientist, ajoutant que les matériaux à couches minces polymères utilisés dans l'appareil lui permettre de devenir disponible à faible coût tout en étant facile à fabriquer et à mettre à l'échelle.

Le réseau plat de chaque TENG a une structure (morphologie) similaire à celle d'une forêt de varech - des zones sous-marines dans lesquelles les algues varech se développent dans des «forêts» à haute densité qui ont longtemps été reconnues comme l'un des écosystèmes les plus dynamiques de la planète. Dans cette morphologie, les bandes individuelles peuvent potentiellement osciller indépendamment, produisant ainsi un processus de séparation des contacts en réponse aux courants de vent qui passent.

L'équipe chinoise a utilisé une caméra haute vitesse pour capturer les états de fonctionnement et les interactions entre deux TENG adjacents. Les bandes de polymère verticalement autonomes ont produit une fréquence de vibration de 154 Hz en réponse aux courants de vent, assurant ainsi un niveau suffisant de séparation des contacts pour une puissance électrique élevée. Utilisation d'une bande de 10 x 2 cm soumise à une vitesse d'écoulement d'air de 27 ms-1, l'équipe a découvert que deux bandes adjacentes couvrant une surface de toit de 2 x 0,7 cm peuvent fournir une tension en circuit ouvert, un courant de court-circuit et une densité de puissance allant jusqu'à 98 V, 16,3 µA et 2,76 Wm-2, assez pour allumer un panneau publicitaire.

L'équipe a déployé une gamme de TENG sur un toit, composé de 60 bandes, afin de récolter plus d'énergie du vent. Cela a produit une densité de puissance allant jusqu'à 2,37 Wm-2, représentant suffisamment d'électricité pour allumer simultanément 60 ampoules LED connectées en série. Selon un membre de l'équipe, une maison moyenne avec une surface de toit d'environ 300 mètres carrés et des TENG structurés en pelouse à dix couches pourrait fournir une énergie électrique attendue de 7,11 KW, correspondant à une densité de puissance de 23,7 Wm.-2.

L'étude a démontré la capacité des TENG à agir en tant que sources d'énergie substantielles pour l'électronique domestique, représentant une nouvelle forme d'électricité éolienne ainsi qu'une étape importante vers la technologie électrique auto-alimentée dans la maison. Jusqu'à présent, l'appareil n'a été testé qu'en laboratoire, mais il fonctionne à une vitesse de vent minimale de 21 kilomètres par heure alors que la vitesse du vent la plus utile pour la production d'électricité est de près de 100 km / h (force de tempête 10).

Un autre chercheur travaillant sur la récupération d'énergie à l'Université de Campinas à São Paulo, Brésil, Fernando Galembeck, a expliqué au New Scientist qu'un tel vent n'est ni disponible ni souhaitable de manière réaliste. De plus, il reste encore un long chemin à parcourir avant que ces types d’appareils ne commencent à apparaître sur les toits des gens. Galembeck souligne également qu'il y aura toujours un besoin de stockage d'énergie, pour les mêmes raisons que pour d'autres formes d'énergie éolienne. L'équipe chinoise recherche des solutions de stockage et prévoit également d'intégrer le TENG à des panneaux solaires afin d'améliorer ses performances, mais Galembeck critique également l'oxyde d'étain d'indium, en raison de ses mauvaises qualités mécaniques, de son coût et de sa toxicité, indiquant que des recherches supplémentaires doivent explorer d'autres matériaux.


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