Un générateur électrostatique de la taille d’un centimètre peut être intégré dans de grands tissus pour exploiter l’énergie renouvelable. Ces convertisseurs d’énergie intégrés distribués hexagonaux ont le potentiel de capturer l’énergie dans l’océan, sur les surfaces routières et au sein des murs des bâtiments.
De nombreux projets innovants d’énergie propre sont ambitieux. Les éoliennes atteignent des tailles étonnantes, comparables à des immeubles de grande hauteur. L’une des plus grandes fermes de panneaux solaires du monde, située en Inde, s’étend sur 14 000 acres. D’énormes barrages capturent l’hydroélectricité. Mais une structure minutaire et flexible peut-elle améliorer toutes les formes d’énergie renouvelable ?
Une représentation artistique de la manière dont les hexDEECs peuvent être tissés dans de grands tissus flexibles. Image fournie par NREL
Un générateur électrostatique récemment breveté se concentre sur des sources d’énergie apparemment minuscules mais omniprésentes se produisant naturellement tout au long de la journée. Les convertisseurs d’énergie intégrés distribués hexagonaux (hexDEECs) sont de minuscules structures ultra-flexibles fabriquées à partir de matériaux comme le caoutchouc siliconé. Ils peuvent produire de l’énergie lorsque le caoutchouc est comprimé et relâché à plusieurs reprises. Bien qu’ils soient encore en phase de recherche et développement, ces petits générateurs ont le potentiel d’exploiter l’énergie provenant des autoroutes, des vagues océaniques et du mouvement presque imperceptible mais constant des murs des bâtiments.
Énergie hexDEECs et infrastructures existantes
Le hexDEEC est une micromachine qui exploite de légers mouvements environnementaux pour transformer l’énergie mécanique en électricité. Pas plus grand qu’un centimètre, chaque hexDEEC possède une structure simple et robuste, produite à partir de matériaux abordables. Les dispositifs sont ensuite intégrés dans des infrastructures existantes.
Diagramme d’un hexDEEC individuel. Image fournie par NREL
Lorsque l’eau, le vent, des voitures ou d’autres objets exercent une pression sur les dispositifs intégrés, le hexDEEC se comprime et génère de l’électricité renouvelable. Chaque hexDEEC ne peut produire qu’un millionième de joule d’énergie à partir de chaque compression et relâchement, mais en raison de leur capacité à être tissés ensemble en vastes feuilles, ils peuvent produire des quantités substantielles d’électricité.
L’équipe d’ingénieurs du laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) a une vision expansive pour les métamatériaux. Ces grands tissus tissés et flexibles pourraient trouver des applications dans les océans, sur les routes, ou même dans les vêtements. Ils pourraient même être intégrés dans des matériaux structurels tels que les murs et les cordes de soutien.
L’équipe du NREL étudie d’autres générateurs à capacité variable électrostatique déjà en usage et produisant des résultats. Bien que les hexDEECs soient encore théoriques aujourd’hui, le succès de technologies similaires montre la faisabilité tangible de la technologie hexDEEC.
Le secteur des énergies renouvelables a réalisé d’impressionnants progrès ces dernières années, repoussant les limites en termes d’échelle et de taille alors que les projets d’énergie renouvelable élargissent leur contribution aux objectifs de zéro carbone net. Mais l’avenir dépend aussi bien de petites initiatives que de grandes, et les hexDEECs ont le potentiel de maximiser les quantités infimes d’énergie qui nous entourent chaque jour.
Scalabilité des hexDEECs pour les grands projets d’énergie renouvelable
La grandeur des projets d’énergie renouvelable à grande échelle peut également les empêcher de se réaliser. Le secteur éolien en est un bon exemple de la façon dont les défis s’accumulent : la scalabilité, la faisabilité et l’économie peuvent tous freiner le développement de l’énergie renouvelable.
Les pertes sont actuellement substantielles. En 2022, GE Renewable Energy a signalé des pertes s’élevant à 2,24 milliards de dollars, avec un incroyable 20 % de la main-d’œuvre éolienne terrestre licenciée. Les problèmes de chaîne d’approvisionnement, le coût des matériaux et les dépenses de main-d’œuvre forment collectivement une menace pour les marges bénéficiaires, conduisant les leaders du secteur à être prudents et à faire marche arrière.
Parce que la réalité simple est que plus c’est grand, mieux c’est souvent en ce qui concerne des projets d’énergie renouvelable comme les parcs éoliens, le financement initial est élevé, et la visibilité de tels grands projets peut même devenir un obstacle politique. Le géant danois de l’éolien Ørsted a récemment enregistré une perte de 4 milliards de dollars après l’arrêt de plusieurs projets éoliens en mer au large de la côte du New Jersey. Il y a également eu une forte opposition locale à ces projets en raison des préoccupations concernant leur impact sur l’économie du tourisme.
Que ce soit l’énergie éolienne, l’énergie solaire, ou tout autre secteur d’énergie propre, la transition énergétique nécessite des risques financiers et des dépenses astronomiques pour construire l’infrastructure nécessaire à la soutien des projets d’énergie verte. Les recherches sur les hexDEECs montrent le potentiel d’alléger les coûts et de maximiser le potentiel énergétique.