Oubliez les panneaux solaires. Voici les panneaux de pluie

Dans le cadre d'une avancée potentiellement révolutionnaire dans la récupération d'énergie, les chercheurs ont trouvé un moyen de capturer, de stocker et d'utiliser l'énergie électrique générée par les gouttes de pluie qui tombent, ce qui pourrait conduire au développement de panneaux de pluie générant de l'énergie sur les toits.

Les tentatives précédentes visant à produire de l'électricité à partir de pluies défaillantes se sont heurtées à des obstacles techniques spécifiques qui semblaient souvent impossibles à surmonter, mais les chercheurs à l'origine de cette nouvelle méthode affirment avoir trouvé une solution qui pourrait enfin rendre ces panneaux de pluie aussi populaires, sinon plus, que panneaux solaires.

Les ingénieurs connaissent depuis longtemps les capacités potentielles de production d’énergie des gouttes de pluie tombées. L'idée se retrouve déjà dans des applications pratiques telles que les barrages hydroélectriques et les systèmes de collecte d'énergie houlomotrice, où le mouvement de l'eau génère de l'électricité.

Cependant, les efforts visant à collecter l’énergie des gouttes de pluie se sont heurtés à un obstacle technique qui a rendu le concept inefficace et peu pratique. En utilisant ce qu'on appelle un nanogénérateur triboélectrique (TENG), les ingénieurs peuvent collecter la quantité infime mais mesurable d'électricité générée par la chute d'une goutte de pluie, mais comme on pouvait s'y attendre, la quantité d'énergie par goutte de pluie est incroyablement faible.

Dans des technologies telles que les panneaux solaires (ou même les « panneaux anti-solaires nocturnes » dont le débrief a parlé précédemment), un problème similaire est surmonté en combinant une série de cellules solaires individuelles dans un seul circuit, ce qui donne un panneau complet de cellules capables de collecter une plus grande quantité d’énergie ensemble. Malheureusement, cela ne fonctionne tout simplement pas pour les cellules individuelles de collecte d'énergie en forme de goutte de pluie en raison d'un phénomène appelé « capacité de couplage » qui se produit entre les électrodes supérieure et inférieure de chaque cellule. En conséquence, la perte de puissance est trop importante d’une cellule à l’autre, ce qui rend l’idée de construire un véritable panneau de pluie apparemment impossible.

Aujourd'hui, une équipe de chercheurs affirme avoir trouvé une conception et une configuration qui réduisent considérablement le problème de capacité de couplage et qui, selon eux, pourraient faire des panneaux de pluie à récupération d'énergie une réalité pratique.

« Bien que les D-TENG aient une puissance de sortie instantanée ultra élevée, il est toujours difficile pour un seul D-TENG de fournir en continu de l’énergie pour des équipements électriques de niveau mégawatt. Par conséquent, il est très important de réaliser l’utilisation simultanée de plusieurs D-TENG », a déclaré Zong Li, l’un des auteurs de la méthode proposée et professeur à la Tsinghua Shenzhen International Graduate School. "En ce qui concerne la conception de panneaux solaires dans lesquels plusieurs unités de production d'énergie solaire sont connectées en parallèle pour alimenter la charge, nous proposons une méthode simple et efficace pour récupérer l'énergie des gouttes de pluie."

Pour que leur système soit capable de surmonter le problème de capacité de couplage, Li et son équipe ont proposé ce qu'on appelle des « générateurs à pont » qui utilisent des électrodes de réseau inférieures pour maintenir les cellules fonctionnant séparément tout en réduisant la capacité.

Publié dans la revue iEnergy, le processus semble prometteur, offrant une nouvelle façon d'organiser des cellules individuelles dans un réseau en série capable de collecter et de stocker l'énergie pour des utilisations pratiques.

"Lorsque la gouttelette tombe sur la surface du panneau, appelée surface FEP, la gouttelette devient chargée positivement et la surface FEP chargée négativement", explique le communiqué de presse annonçant la recherche. Cette charge, explique Li, est si petite qu’après un certain temps, elle commencera à se dissiper, entraînant une perte d’énergie. Cependant, en ajoutant leurs nouveaux générateurs en pont à la formule, ils affirment avoir surmonté ce problème.

"Après un long moment à la surface, les charges sur la surface du FEP s'accumuleront progressivement jusqu'à saturation", a déclaré Li. "À ce stade, le taux de dissipation de la charge de surface du FEP est équilibré avec la quantité de charge générée par chaque impact de la gouttelette."

Après leur succès initial, Li et l’équipe ont essayé différents générateurs de ponts, différentes tailles de sous-électrodes et ont même expérimenté en faisant varier la taille du panneau lui-même. Selon les chercheurs, l’augmentation de l’épaisseur de la surface du FEP « a entraîné une diminution de la capacité de couplage tout en maintenant la densité de charge de surface, ce qui pourrait améliorer les performances du générateur en pont ».