Bolt, une minigénératrice qui change les vibrations en électricité Par Sylvain Bige

Bolt, une minigénératrice qui change les vibrations en électricité

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La génératrice d’électricité du Bolt repose sur un tout petit volet (piezoelectric cantilever) qui se balance au gré des vibrations. Il est entouré d’un cadre en silicium (silicon frame around cantilever) et le courant électrique est conduit vers un condensateur ou une minibatterie via de petites pattes métalliques (electrical output leads). Le Bolt est prévu en plusieurs versions adaptées aux fréquences des vibrations.

Pour remplacer les batteries, une start-up
américaine propose une solution originale permettant de générer de
l’électricité à partir des vibrations provoquées par de nombreux
appareils que l’on trouve à la maison ou au bureau. L’énergie produite
ne permet cependant que d’alimenter un capteur sans fil.


Avec des smartphones et des tablettes
de plus en plus puissants et fins, le seul frein de la mobilité reste
toujours la batterie. Dans ce domaine, les scientifiques du monde entier
s’évertuent à trouver des solutions innovantes pour atteindre le bon
équilibre entre le prix de production, l’autonomie, la taille, la
puissance et les considérations environnementales. Les technologies qui émergent de ces recherches sont nombreuses, et certaines semblent prometteuses.


Ainsi, une étude présentait dernièrement une microbatterie ultrapuissante et rechargeable en une seconde. D’autres laboratoires comptent améliorer les batteries lithium-ion en les combinant avec d’autres matériaux comme le zinc, le silicium ou encore le graphène.
Pour le moment, aucune voie étudiée n'a permis de développer une phase
industrielle. Il y a toujours un problème de fiabilité ou de coût de
production.


Exploiter les vibrations pour créer de l'énergie


Et si la solution à l’autonomie était ailleurs ? C’est ce que propose une start-up américaine, baptisée MicroGen Systems. Soutenue par le Cornell NanoScale Science and Technology Facility (CNF), elle propose d’alimenter un appareil en énergie à partir de vibrations, une idée qui n'est pas nouvelle. Le principe est identique au fonctionnement des moulins ou des éoliennes qui transforment la brise en énergie.


Leur invention s’appelle le Bolt. Il se présente
sous la forme d’un petit boîtier blanc sur lequel on vient brancher les
appareils à alimenter. Sous le capot, le Bolt abrite un système piézoélectrique microéletromécanique (Mems). Il s’agit d’un minuscule balancier qui génère de l’électricité lorsqu’il est mis en mouvement par une source de vibrations. L’énergie produite peut alors directement alimenter un condensateur,
ou encore une petite batterie qui fait office de tampon lorsque ces
vibrations cessent. Les vibrations peuvent provenir de nombreux
appareils domestiques.



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Le Bolt de MicroGen Systems, fermé et ouvert, qui se place
sur un appareil vibrant. Le petit volet piézoélectrique du dispositif
(en bas) peut alors générer un courant. Bien que de faible puissance, il
peut notamment être utilisé pour alimenter un petit capteur.

MicroGen Systems a réalisé une vidéo dans laquelle le petit boîtier est apposé sur le flanc d’un four à micro-ondes
en action. À partir des vibrations générées par le four, le boîtier
produit suffisamment d’énergie pour alimenter un capteur sans fil. Dans
un autre exemple, c’est une climatisation
qui est utilisée pour faire « vibrer » l’appareil. Dans ces deux cas,
la fréquence permettant d’alimenter le capteur s’élève à 120 Hz.
Toutefois, le Bolt se décline en plusieurs versions pour fonctionner
avec plusieurs gammes de fréquences (50, 60, 100 et 120 Hz).
Contrairement aux recherches sur la batterie du futur, le Bolt n’en est
plus à l’état de prototype. Il devrait même être commercialisé à partir
de cet été.

la vidéo :




Alimenter des capteurs avec Bolt


Toutefois, il ne faut pas rêver : ne comptez pas recharger un smartphone ou une tablette
avec un tel système. Car le Bolt n'est pas capable de produire
suffisamment d'énergie pour ces terminaux mobiles. L’appareil peut
générer une tension de l’ordre de 10 V, mais pour une puissance de 10 µW
environ. Il se destine plutôt à alimenter en électricité de façon
autonome de petits capteurs dans l’industrie, le bâtiment, le contrôle
de l’éclairage ou encore la sécurité. On pourrait également l’employer
pour alimenter certains capteurs dans les automobiles, notamment ceux qui permettent de surveiller la pression des pneumatiques en temps réel.


Malgré un usage limité, ce système pourrait tout de même permettre de se passer des très polluantes piles
boutons, que l’on trouve dans la plupart des capteurs et qu’il faut
remplacer régulièrement. Une grosse économie d’un point de vue
financier, mais également écologique, puisque selon le CNF, jusqu’à 164
millions de piles boutons sont remplacées chaque année.


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