Les énergies renouvelables modifient complètement le paysage énergétique, tant en Espagne que dans le reste du monde, et les dernières innovations ne font que confirmer la tendance, offrant plus de polyvalence et de puissance. Une bonne partie de la recherche scientifique se concentre sur l’amélioration des panneaux photovoltaïques, avec des projets qui vont de la réduction de leur poids pour faciliter leur installation sur n’importe quel toit, à la création de nouveaux matériaux capables de doubler leur efficacité.
Les progrès du photovoltaïque peuvent également servir à améliorer d’autres systèmes de captage d’énergie renouvelable, comme le montre une étude récente de l’Université de Shenzhen Tsinghua, en Chine. L’article, publié dans le magazine iEnergy, propose l’utilisation de gouttes de pluie pour générer jusqu’à 200 W d’énergie par mètre carré dans des panneaux connectés en parallèle, imitant les plaques de production d’énergie solaire que nous connaissons déjà.
Derrière cette avancée se cachent les nanogénérateurs triboélectriques (connus sous le nom de TENG), qui existent depuis des années et tirent parti de l’électricité statique créée par le frottement de deux matériaux frottant l’un contre l’autre. Ses applications pratiques pour capter l’énergie du mouvement ou des vibrations sont déjà étudiées dans les vêtements ou les écrans tactiles, mais il existe aussi une version qui profite du contact entre un solide et un liquide, comme cela se produit lorsqu’une goutte de pluie frappe une surface. Cependant, cette technologie a encore difficultés pour son développement et sa production à grande échelleexactement ce que les scientifiques chinois essaient de comprendre.
Comment ça marche
Cette version à petite échelle de l’énergie hydroélectrique exploite l’énergie cinétique de l’eau au lieu de son mouvement pour produire de l’électricité. Il peut être une source d’énergie propre et renouvelable, avec un potentiel particulier dans les zones de précipitations fréquentesmais ses limites freinent son déploiement comme véritable alternative viable à l’éolien ou au photovoltaïque.
Lorsqu’une goutte de pluie tombe sur cette version des nanogénérateurs triboélectriques (D-TENG), elle devient chargée positivement, tandis que la surface du panneau (appelée surface FEP) est chargée négativement. Chaque goutte individuelle produit une très petite charge, mais au fur et à mesure que le temps passe et que d’autres gouttes tombent, les charges s’accumulent. Enfin, le taux de dissipation est équilibré par la charge générée, ce qui permet production d’énergie continue avec une puissance considérable.
Schéma des panneaux D-TENG Tsinghua University Press Omicrono
Le principal obstacle à la prospérité de cette technologie est lié au fait qu’en connectant plus d’un panneau de ce type, la production totale d’énergie est considérablement réduite. « Bien que les D-TENG aient une puissance de sortie instantanée très élevée, il est encore difficile pour un seul d’alimenter en continu des équipements électriques au niveau du mégawatt. Par conséquent, il est très important de parvenir à l’utilisation simultanée de plusieurs D-TENG« , explique Zong Li, professeur à l’International Graduate School de l’Université Shenzhen Tsinghua. un communiqué de presse.
Pour résoudre ce défi, Li et son équipe ont référencé des réseaux de panneaux solaires pour modéliser les panneaux D-TENG. Ainsi, à connecter plusieurs de ces unités de production d’électricité en parallèlecomme cela se fait avec les panneaux solaires, il est destiné à éviter un couplage involontaire qui réduit la puissance finale obtenue.
[Las revolucionarias placas solares contra la sequía: así producen 20 litros de agua potable al día]
La solution proposée par les scientifiques chinois est basée sur un schéma de pontage spécial avec des unités individuelles pour chaque électrode, de sorte que les panneaux soient indépendants les uns des autres. Ainsi, les tests effectués en laboratoire puissance de crête presque 5 fois plus élevée à celle obtenue avec d’autres nanogénérateurs triboélectriques de même taille, atteignant jusqu’à 200 W par mètre carré. « Les résultats de cette étude fourniront un schéma viable pour la récolte à grande échelle de l’énergie des gouttes de pluie », a déclaré Li.
l’énergie de la neige
Si la pluie peut être un frein à la production d’énergie solaire, la neige est un pire ennemi encore, puisqu’elle peut recouvrir entièrement les panneaux photovoltaïques et réduire leur production à zéro. Pour cette raison, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a développé en 2019 un dispositif capable de produire de l’électricité à partir des flocons congelés eux-mêmes qui est également basé sur des nanogénérateurs triboélectriques.
Le prototype Snow TENG sur la semelle d’une chaussure de randonnée Abdelsalam Ahmed Omicrono
Le Snow TENG, qui peut être imprimé en 3D, est fabriqué à partir d’une couche de silicone attachée à une électrode. Il est si léger et son fonctionnement si simple que même pourrait être intégré dans des panneaux solaires déjà installésafin qu’ils continuent à produire de l’électricité même lorsqu’ils sont recouverts de neige.
Ce que les responsables de Snow TENG étudient encore, c’est comment augmenter la quantité d’électricité que vous pouvez produire, puisque sa densité de puissance est de 0,2 mW par mètre carré. Cela empêche son utilisation pour le connecter au réseau électrique comme s’il s’agissait d’un panneau solaire, mais il pourrait alimenter de petits capteurs, des lampes à LED ou des appareils à faible consommation.
Dans leurs recherches, les scientifiques de l’UCLA ont démontré le potentiel de l’appareil en tant que station météorologique capable de mesurer différents paramètres, tels que le taux de neige et sa direction, la vitesse du vent ou la profondeur de l’accumulation de neige. Sa petite taille et sa flexibilité permettent également, selon les auteurs, de l’utiliser comme accessoire portable ou placez-le sur la semelle des bottes pour collecter des données tout en pratiquant des sports d’hiver comme l’alpinisme, le snowboard ou le ski.
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