10 nouvelles façons incroyables de produire de l’électricité
La civilisation est menacée. Il semble clair que les méthodes traditionnelles de production d'électricité ne sont pas durables et nous devons trouver de nouvelles façons de produire de l'électricité qui ne produisent pas autant de carbone (ou dépoussiérer les anciennes, comme le gaz naturel et l'énergie nucléaire).
Le besoin de sources d'énergie alternatives n'est pas nouveau. Nous avons vu d'énormes panneaux solaires dévoilés dans de vastes déserts, d'énormes parcs éoliens sur et en mer, des faisceaux de vagues convertissant la puissance de nos océans, et des solutions de biomasse arriver et disparaître.
Cependant, ces formes d'énergie alternative ne sont pas le seul jeu en ville. Voici 10 nouvelles façons de produire de l'électricité.
1. Récolter la chaleur corporelle
Plusieurs grandes villes ont mis en place des projets qui récupèrent la chaleur emprisonnée dans leurs vastes réseaux de métro. Les millions de navetteurs, ainsi que les locomotives et les freins du train, fonctionnant dans l'environnement étanche du métro génèrent une énorme quantité de chaleur.
Les exploitants de métro sont également conscients du problème de la chaleur depuis longtemps, car ils doivent dépenser des sommes considérables pour dissiper la chaleur par des moyens conventionnels. Cependant, les exploitants de métro utilisent désormais mieux cet excès de chaleur: alimenter et chauffer les maisons et les entreprises locales. À Londres, des centaines de maisons autour de Highbury et Islington font partie d'un programme visant à récupérer la chaleur du métro de Londres, alors que des programmes similaires existent dans toute l'Europe.
2. Alcool confisqué
Quand la vie vous donne des citrons, brûlez les citrons et utilisez-les pour propulser des trains.
Le service national des douanes de la Suède confisque chaque année des centaines de milliers d'alcool illégalement introduit en contrebande. Plutôt que de tout déverser dans les égouts, ce qui est un gaspillage, pourquoi ne pas le transformer en quelque chose d'utile?
En collaboration avec Svensk Biogas AB, l'agence des douanes suédoise a pour objectif de continuer à convertir cette ressource gratuite en énergie aussi longtemps que les passeurs tenteront de traverser la frontière. En 2013, les flottes de bus de plus d'une douzaine de villes suédoises fonctionnaient au biogaz, mais pas toutes à partir de l'alcool de contrebande.
3. Couches pour adultes utilisées
La population japonaise vieillit rapidement. Alors que le vieillissement de la population japonaise peut être une préoccupation économique plus large, le système innovant de recyclage SFD de Super Faiths Inc., basé à Tottori, considère le fardeau comme une solution énergétique et constitue certainement une alternative intéressante pour produire de l'électricité.
Le système de recyclage SFD prend les couches usagées, puis les stérilise, les pulvérise et les sèche dans leur machine brevetée, renvoyant les granulés de biomasse prêts à brûler dans le four approprié, rapportant environ 5000 kcal par kg recyclé.
Pas un mauvais retour pour un article de décharge totalement inutile. Capable de «réparer» environ 700 lb de couches usagées par jour, le système pourrait bien se retrouver dans les maisons de retraite et les grands hôpitaux.
4. Sur la piste de danse
L'énergie cinétique générée par nos tâches quotidiennes est sous les projecteurs alors que les stations de métro, les boîtes de nuit et les gymnases commencent à utiliser des technologies de récolte piézoélectrique. La piézoélectricité est générée dans certains cristaux en réponse à la force de compression. Si vous avez une surface qui bouge pour une raison quelconque, vous pouvez y attacher des cristaux piézoélectriques et extraire de petites quantités d'énergie.
L'énergie électrique accumulée peut être utilisée pour alimenter des services dans le même bâtiment ou zone ou être acheminée vers un nouvel emplacement. La piézoélectricité n'est pas un phénomène entièrement nouveau, la DARPA évaluant les générateurs piézoélectriques dans les bottes des soldats.
Cependant, nous utilisons la piézoélectricité plus souvent que vous ne le pensez: les briquets électriques comportent un cristal piézoélectrique avec une tension suffisante pour enflammer le gaz, ce qui entraîne une flamme.
Dans la nature, nous avons vu la station de métro de Tokyo alimenter ses tourniquets et la première discothèque durable au monde à Rotterdam, aux Pays-Bas. La production d'énergie piézoélectrique se déplace également dans le secteur ferroviaire.
En collaboration avec l'Université Technion et la société d'énergie renouvelable Innowatech, les chemins de fer israéliens ont installé 32 dispositifs de captage d'énergie piézoélectrique le long d'une section raisonnablement occupée de la voie ferrée, récoltant quelque 120 kWh, assez pour alimenter les feux de signalisation et les mécanismes de voie.
5. Réacteurs au thorium
Des réacteurs nucléaires miniatures alimentés par une seule tonne de thorium radioactif pourraient figurer dans une nouvelle génération de systèmes locaux de production d'électricité. Cela dit, les réacteurs au thorium auraient besoin de neutrons de haute énergie pour déclencher leur activité fissile, ce qui a conduit les scientifiques britanniques à commencer à travailler sur des accélérateurs de particules miniatures.
Un prototype, le modèle électronique de nombreuses applications , ou EMMA, fonctionne à environ 20 millions d'électrons volts, soit 20MeV, ce qui est un bon début. Cela dit, un certain scepticisme demeure quant à l'utilisation du thorium et aux aspects pratiques de la construction et de l'entretien d'un plus grand nombre de réacteurs nucléaires locaux.
6. L'énergie solaire dans l'espace
Quoi de plus excitant ou futuriste qu'un énorme panneau solaire, flottant sur une plate-forme au-dessus de la planète, diffusant de l'électricité sans fil vers la surface de la Terre. Les avantages de cette option sont nombreux: pas besoin d'acquérir de précieux biens immobiliers sur Terre et pas de fluctuations énergétiques causées par les conditions météorologiques.
Cela dit, il y a un long chemin à parcourir avec cette forme de production alternative d'électricité. La transmission d'électricité sans fil, la protection contre les rayonnements à long terme, la protection contre les météorites et le coût considérable de la mise en orbite de l'équipement ne sont que quelques-unes des pierres d'achoppement.
Mais John C. Mankins, président de la Space Power Association et Artemis Innovation, estime que tout comme l'énergie nucléaire a reçu des décennies de recherche et des milliards de dollars de financement de la recherche, pourquoi ne devrait-il pas y avoir un effort financier sérieux pour récupérer l'énergie solaire à partir de espace?
En pratique, un projet d'énergie solaire spatiale pourrait fonctionner quelque chose comme ceci:
- Un grand réseau géostationnaire collecterait et concentrerait la lumière du soleil.
- Les cellules photo-voltaïques convertiraient cette lumière en électricité.
- Cette électricité serait utilisée pour alimenter un laser micro-ondes, dirigé vers une station au sol sur Terre.
- L'énergie micro-ondes serait reçue par le réseau d'antennes et reconvertie en électricité.
7. Vent solaire
Pendant que nous parlons de l'espace, parlons du vent solaire.
Le vent solaire est constitué d'un nombre énorme de particules chargées émises par le soleil à des vitesses extrêmement élevées. En principe, ces particules peuvent générer de l'électricité en utilisant une énorme voile solaire et un fil chargé, qui génère de l'énergie à partir du vent solaire qui la traverse.
Selon une analyse préliminaire de l'Université de Washington, la quantité d'énergie que vous pouvez générer est essentiellement illimitée, limitée uniquement par la taille de la voile solaire que vous déployez.
- Trois cents mètres de fil de cuivre, attachés à un récepteur de deux mètres de large et à une voile de 10 mètres, pourraient produire suffisamment d'électricité pour 1 000 foyers.
- Un satellite avec un câble de 1 000 mètres et une voile de 8 400 km de large pourrait générer un milliard de milliards de gigawatts d'électricité.
Ça m'a l'air bien? Ce serait – si nous pouvions produire et lancer une telle voile solaire sur une orbite appropriée.
Il est à noter que ce n'est pas aussi exagéré que vous pourriez le penser. L'Agence japonaise d'exploration aérospatiale a lancé avec succès IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun) en 2010, devenant ainsi le premier vaisseau spatial à utiliser la voile solaire comme principale forme de propulsion. Leur exploration continue fournit des données extrêmement précieuses aux chercheurs scientifiques dans plusieurs domaines clés.
Cela dit, IKAROS est beaucoup plus petit que les voiles considérées, alors ne retenez pas votre souffle pour que le vent solaire devienne une option pratique dans un avenir immédiat.
En 2019, la Planetary Society a déployé LightSail 2 comme charge utile secondaire sur l'une des fusées Falcon Heavy de SpaceX. Le LightSail 2 a déployé avec succès sa voile, bien que son succès global soit limité. Selon les mots de la Planetary Society, "Environ un tiers du temps, nous [LightSail 2] avons été en mode" detumble ", réduisant la vitesse de la roue de momentum et permettant à nos bielles de torsion d'éliminer le moment cinétique du système.
8. Méduse
Nos océans deviennent de plus en plus acides. En tant que tel, les populations de méduses sont en plein essor. La plupart d'entre eux ne sont pas destinés à la consommation humaine, mais ils peuvent s'avérer plus utiles pour un autre problème mondial. Les chercheurs suédois liquéfient régulièrement un grand nombre d' Aequorea victoria , une méduse rougeoyante commune aux côtes nord-américaines.
La protéine fluorescente verte (GFP) contenue dans la méduse peut être utilisée pour créer des piles à combustible miniatures qui pourraient être utilisées pour alimenter une génération de nano-dispositifs médicaux. La GFP, appliquée à des électrodes en aluminium et exposée à la lumière ultraviolette, génère une puissance mesurée en «dizaines de nano-ampères».
Ce n'est pas anodin. Le développement de carburants biologiques pourrait permettre de poursuivre les recherches sur les bio-nanotechnologies qui ne nécessitent aucun carburant externe ou courant électrique pour continuer à fonctionner. Si la technologie pouvait être étendue, elle pourrait être extrêmement utile à long terme, surtout si notre problème d'acidité océanique persiste.
9. Récolte et recyclage des ondes radio
Une équipe de recherche axée sur le recyclage des ondes radio espère déployer sa technologie sur plusieurs sites. L'idée de récolter et de recycler les ondes radio et autres ondes électromagnétiques n'est pas entièrement nouvelle, mais l'échelle de récolte augmente.
L'équipe de recherche, dirigée par Manos Tentzeris, a développé la technologie permettant de recycler et de collecter l'énergie à partir de plusieurs sources, y compris le Wi-Fi, les chaînes de télévision, les appareils électroniques portables et bien plus encore. Le processus de collecte utilise des antennes à très large bande qui peuvent recevoir une vaste gamme de signaux sur différentes plages de fréquences.
Les signaux radio et autres fréquences électromagnétiques sont constamment transmis tout autour de nous. Transformer certaines de ces fréquences en énergie changerait la donne et constituerait une méthode très innovante de production d'électricité.
10. Hors de l'air
Le Saint Graal de la production d'énergie et d'électricité est de la créer à partir de rien, créant une source d'énergie infinie et inépuisable. Une équipe de recherche de l'Université du Massachusetts à Amherst pense avoir créé un appareil qui utilise une protéine naturelle pour créer de l'électricité à partir de l'humidité présente dans l'air.
"Air-gen" utilise de minuscules nanofils à base de protéines conductrices d'électricité. L'équipe de recherche connecte les nanofils à un générateur, qui génère de l'électricité à partir de l'humidité et de l'humidité de l'air.
Au moment de la rédaction de cet article, le projet reste à petite échelle. Mais l'objectif final est de passer à une pleine production d'électricité.
Les sources d'énergie renouvelables sauveront la planète
Certaines des sources d'énergie que nous avons examinées ici sont bizarres, mais beaucoup peuvent avoir des applications pratiques sur toute la ligne. D'autres sont déjà autour de nous, nous apportant une énergie alternative au quotidien.
Cette recherche énergétique est essentielle si nous voulons empêcher la planète de nous anéantir complètement. La planète survivra – nous ne le ferons pas.