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Dispositifs de conversion des vibrations en énergie électrique

L'Université Publique de Navarre a développé une série de dispositifs électromagnétiques pour convertir les vibrations de l'environnement en énergie électrique. Les appareils fonctionnent par lévitation magnétique à très basse fréquence et ont été conçus et optimisés pour alimenter des appareils peu gourmands en énergie tels que des capteurs ou des systèmes de contrôle.

Des chercheurs de l'Institut des matériaux avancés et des mathématiques (INAMAT2) et de l'Institut des villes intelligentes (ISC) ont construit des prototypes fonctionnant par lévitation magnétique à une fréquence inférieure à 3 Hz. Comme expliqué, cet intervalle est très intéressant parce qu'il se trouve dans plusieurs sources vibratoires réelles. En effet, l'objectif du projet était de tirer parti de cette source d'énergie qui est présente sous la forme de vibrations mécaniques dans de nombreux environnements. Cette énergie peut être trouvée dans les infrastructures civiles, les ponts, les machines industrielles, les transports, les mouvements humains et les phénomènes liés au vent ou aux flux d'eau.

Les dispositifs qu'ils ont conçus (collecteurs) utilisent l'induction électromagnétique: les vibrations provoquent un léger mouvement entre un aimant et une bobine et ce mouvement relatif crée un courant électrique. Une partie de l'énergie mécanique est ainsi convertie en électricité et peut être utilisée dans des applications à faible consommation d'énergie.

Il existe des dispositifs commerciaux basés sur la technologie piézoélectrique, mais ils fonctionnent bien dans des vibrations supérieures à 50 Hz, c'est-à-dire des vibrations rapides (lorsqu'elles sont répétées plus de 50 fois par seconde). Dans les ponts ou les transports, par exemple, les vibrations sont beaucoup plus lentes et ce type de technologie peut avoir des résultats pires dans de tels cas.

Les prototypes conçus dans le NUP permettent de passer de 50 Hz à des fréquences identiques jusqu'à des fréquences plus petites (inférieures à 3 Hz). Pour atteindre un niveau de très basse fréquence, ils utilisent un phénomène appelé lévitation magnétique - des aimants qui maintiennent et guident le mouvement des pièces avec un frottement minimal.

En outre, les appareils sont peu coûteux et ne nécessitent pas d'éléments stratégiques, car ils utilisent des supports magnétiques en acier et des ferrites au lieu d'aimants fabriqués à partir de terres rares.

En raison de la petite taille des appareils et de la puissance qu'ils génèrent, ils ont été conçus comme une solution pour alimenter l'électronique à faible consommation électrique, comme des capteurs ou des systèmes de contrôle. Dans de tels cas, ces dispositifs permettent de réduire le câblage et la dépendance aux batteries.

Les outils de simulation qu'ils ont développés pour concevoir et optimiser ces dispositifs ont été mis à la disposition de la communauté scientifique dans des entrepôts ouverts, afin que les chercheurs et les technologues travaillant sur la capture de l'énergie vibratoire puissent utiliser ces outils.