11 урок. Конструкция il y a
Imaginez une forêt d’arbres se balançant au vent. Maintenant, imaginez que vous puissiez capter cette énergie et l’utiliser à bon escient, par exemple, pour éviter l’effondrement mortel d’un pont.
C’est ce que Ryan Harne, chercheur à l’Ohio State University, tente de faire. Eh bien, en quelque sorte. Il a construit de petites machines qui imitent les propriétés structurelles des arbres, ce qui permet de capter l’énergie plus efficacement et de la convertir en électricité.
A quoi sert un petit générateur d'arbres? Imaginez ceci: partout dans le monde, les bâtiments, les ponts et les avions sont équipés de capteurs permettant de mesurer les vibrations, qui signalent si la structure se détériore et risque de s'effondrer.
«Celles-ci se sont multipliées après un certain nombre de grandes catastrophes structurelles, telles que l’effondrement de ponts», déclare Harne. Inverse.
Individuellement, ces capteurs ne consomment pas beaucoup d’énergie, mais pris ensemble, leur consommation électrique est assez importante. Aujourd'hui, ils utilisent principalement des piles jetables, qui sont une perte de temps et qui nuisent à l'environnement.
«L’ampoule, c’est que, disons, essayons d’alimenter les capteurs en utilisant les vibrations qu’ils surveillent», déclare Harne. C’est une question sur laquelle les chercheurs travaillent depuis environ 25 ans.
Et c’est là que les arbres entrent en jeu. Les arbres ont des propriétés structurelles vraiment intéressantes qui régulent la manière dont ils réagissent au vent.
Il s’avère qu’ils présentent cet étrange phénomène appelé résonance interne: les petites branches situées à l’extérieur de l’arbre oscillent rapidement dans le vent et cette énergie est transférée à des oscillations plus longues dans les branches et dans le tronc. De cette façon, l'énergie est dissipée et l'arbre peut résister à des rafales plus violentes.
«Il existe de très bonnes preuves de la part de botanistes que les arbres utilisent une distribution vraiment remarquable de leurs fréquences sur lesquelles ils oscillent, ce qui aide à consolider l’énergie pour atténuer les effets», explique Harne.
Il se demandait s'il pourrait exploiter le même principe vers un autre objectif: capter de l'énergie. Il a construit une structure simple en acier ressemblant à un arbre: un «tronc» de six pouces avec une «branche» unique de trois pouces fixée à un angle de 90 degrés. La structure était équipée d'une bande de matériau électromagnétique, qui sert à convertir l'énergie vibratoire en électricité.
Puis il attacha son petit arbre à un appareil qui le secouait à haute fréquence. Au début, cela ne semblait pas faire grand chose, bien qu’une activité électrique ait été enregistrée.
Mais quand il a injecté du "bruit" dans le système - une randomisation du modèle de vibration pouvant imiter une rafale de vent ou un tremblement de terre - le système a atteint un point de basculement et les oscillations à haute fréquence de la branche ont été reportées à une période plus longue., et des oscillations d'amplitude plus importantes dans le tronc de l'arbre. Ce qui est intéressant, c’est que ces vibrations sont converties plus efficacement en électricité: le système a plus que doublé sa tension de sortie après le déclenchement de la résonance interne.
L'expérience prouve le potentiel des capteurs de vibration qui s'auto-alimentent. Mais Harne a déclaré qu’il était difficile de susciter l’intérêt de l’industrie dans un monde si attaché aux technologies jetables.
«Quand est-ce que je le vois venir en ligne? Nous aurions probablement besoin d'une plus grande demande d'autosuffisance. Je ne suis pas sûr que cela soit aussi demandé dans notre société », dit-il.
Harne n’est pas le seul à vouloir commercialiser le potentiel énergétique des vibrations. Une entreprise a proposé des générateurs d’énergie éolienne qui oscillent au lieu de tourner, afin de réduire le bruit et les dommages causés à la faune. L'énergie des vagues océaniques, qui pourrait potentiellement générer une énorme quantité d'électricité, fonctionne sur les mêmes principes.
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