Une nouvelle façon de générer une puissance propre pourrait faire passer vos lumières avec de la pluie.
L'hydroélectricité repose généralement sur le mouvement de l'eau pour créer de l'électricité par l'énergie mécanique, comme la filature des turbines dans un barrage. Mais une nouvelle méthode, décrite le 16 avril dans ACS Science centralesaute la mécanique et exploite de minuscules rafales d'énergie déclenchées lorsque la pluie se plonge dans un tube étroit.
«Il y a beaucoup d'énergie sous la pluie», explique Siowling Soh, ingénieur à l'Université nationale de Singapour. «Si nous pouvons exploiter cette grande quantité d'énergie, nous pouvons nous diriger vers une société plus durable.»
La technique de SOH et ses collègues repose sur la séparation des charges, un processus où les particules de chargés opposées deviennent spatialement divisées, créant une tension entre elles. C'est le même phénomène que le mélange sur un tapis, puis se faire zapper lorsque vous touchez un interrupteur d'éclairage.
Lavage de puissance
L'eau qui coule dans un tube peut accumuler une charge électrique, parfois assez grande pour exploiter l'énergie. Mais il existe de nombreuses façons de se déplacer – en fonction de la largeur du tube par rapport à l'écoulement et si l'air finit par être entrecoupé de l'eau. Les panneaux ci-dessous montrent cinq scénarios d'écoulement, chacun illustré et photographié, commandé à la plupart des aliments électriques générés (à gauche) au moins (à droite).
Des expériences précédentes ont découvert que l'eau traversant un tube conducteur crée également une séparation de charges. Au fur et à mesure que l'eau s'écoule, les molécules d'hydroxyde chargées négativement s'accumulent à la surface du tube, laissant un excès d'ions hydrogène chargés positivement dans l'eau. Mais la quantité de séparation des charges est négligeable, et l'énergie produite est l'emporte sur la puissance nécessaire pour pomper l'eau à travers le système. Soh voulait trouver un moyen de contourner cela.
Au lieu d'utiliser un débit continu d'eau, lui et son équipe ont coulé des gouttes de pluie dans un tube de deux millimètres de large, sur la largeur d'un grain de riz. À l'intérieur du tube, les ragots d'eau coulaient avec des poches d'air entre eux, créant un motif de mouvement appelé débit de bougie. Les flux de bouchons déclenchent des quantités plus élevées de séparation de charges que les flux continus, dit Soh, ce qui a entraîné environ 100 000 fois plus d'énergie.
Après avoir parcouru la longueur du tube, chaque gouttelette chargée est tombée dans une tasse en acier inoxydable. Les fils connectés au tube et la tasse ont permis à la charge accumulée de chacun des circuits d'alimentation, créant un courant électrique. Le flux de bouchon de quatre tubes de 32 centimètres pendant 20 secondes a produit suffisamment d'électricité pour alimenter en continu 12 ampoules LED pendant cette période.
«Nous pensons que ce sera utile dans des endroits pluvieux, y compris des pays tropicaux comme Singapour», explique Soh.
La méthode pourrait être étendue en installant des tubes de récupération de pluie sur les toits ou à côté des sources d'eau qui créent des poussées d'eau idéale pour le débit de bouchon, comme les cascades.
