Énergie piézoélectrique : exploiter le mouvement humain pour produire de l’électricité

Les plaques piézoélectriques sont une technologie innovante qui permet convertir les pas, les sauts et autres mouvements du corps humain en énergie électrique. L'énergie générée provient de la pression mécanique appliquée sur un matériau piézoélectrique, qui a la capacité de générer un courant électrique lorsqu'il est soumis à une déformation ou à un frottement.

Le cas le plus curieux et le plus souvent cité est celui de discothèque durable à Londres, où l'énergie générée par les mouvements des participants alimente une partie de l'éclairage et d'autres systèmes électriques. Ce type d'installations a commencé à être mis en œuvre dans des environnements urbains à fort trafic piétonnier, améliorant ainsi l'efficacité énergétique et réduisant l'empreinte carbone.

Comment fonctionne la piézoélectricité ?

Le phénomène de piézoélectricité est basé sur la capacité de certains matériaux pour générer un courant électrique lorsqu'une déformation mécanique est appliquée. Lorsqu’un matériau piézoélectrique, tel que le quartz, est étiré ou comprimé, ses atomes se réorganisent, créant une différence de potentiel électrique qui peut être canalisée et exploitée.

Ce procédé a deux applications principales :

• Génération directe d'énergie : Les pas ou les pas des personnes dans un environnement, par exemple, génèrent de petits courants électriques qui peuvent être utilisés pour éclairer ou alimenter de petits appareils.
• Production de signaux électriques : Cette propriété est traditionnellement utilisée dans des appareils tels que les briquets ou les briquets, où une étincelle est générée à chaque pression.

Applications de l'énergie piézoélectrique

La piézoélectricité a un large gamme d'applications ce qui la positionne comme une technologie clé pour les villes modernes et intelligentes qui cherchent à optimiser l’efficacité énergétique.

Certaines de ses principales applications sont :

• Aux étages des espaces très fréquentés: Des pays comme le Japon ont commencé à installer des plaques piézoélectriques dans les stations de métro pour convertir l'énergie cinétique de millions d'utilisateurs en électricité.
• Routes intelligentes: Israël a lancé des projets pour utiliser le passage des véhicules sur les routes comme source d'énergie. À chaque passage de voiture, une petite quantité d’électricité est générée, ce qui peut réduire la dépendance à l’égard d’autres sources d’énergie dans les systèmes d’éclairage routier.
• Appareils portables: L'énergie piézoélectrique peut être appliquée pour alimenter des appareils biomédicaux ou des appareils portables qui bénéficient des mouvements humains, tels que le rythme cardiaque ou les mouvements quotidiens.
• Éclairage public: Des trottoirs piézoélectriques ont été développés qui stockent l'énergie générée par les passages piétons pour éclairer les rues et les avenues la nuit.

Matériaux utilisés en piézoélectricité

Les principaux matériaux piézoélectriques sont à la fois naturel et synthétique, ce qui permet sa disponibilité et son efficacité dans différentes applications. Ces matériaux ont en commun une structure cristalline interne dépourvue de centre de symétrie.

Certains des matériaux piézoélectriques les plus couramment utilisés comprennent :

• Quartz: Peut-être le plus connu, ce cristal est capable de générer de l'électricité lorsqu'une pression lui est appliquée.
• Tourmaline: Utilisé dans les capteurs de pression et autres applications électroniques en raison de sa stabilité.
• Poterie: Les titanates tels que le titanate de zirconate de plomb (PZT) sont très courants dans les applications industrielles en raison de leurs propriétés piézoélectriques hautement réglables.

Projets emblématiques et innovation

Partout dans le monde, plusieurs projets phares amènent l’énergie piézoélectrique vers de nouvelles frontières. L'un des plus remarquables est le Projet Movistar au stade Santiago Bernabéu de Madrid, où des plaques piézoélectriques ont été installées sous les tribunes du stade pour produire de l'électricité à partir du mouvement des supporters. Cette énergie alimentait un écran LED géant dans une ville voisine, permettant aux habitants de suivre le match en direct.

Un autre cas intéressant est celui de Systèmes Pavegen, une entreprise londonienne qui a installé des tuiles piézoélectriques dans diverses villes pour utiliser l'énergie générée par les piétons à des fins durables. Leurs projets montrent l'énorme potentiel de cette technologie pour améliorer la durabilité des villes.

Le défi de l’efficacité en piézoélectricité

L'un des principaux défis rencontrés par ce type de technologie est la efficacité dans la conversion de l'énergie cinétique en électricité. Les quantités d'électricité produites sont relativement faibles par rapport à d'autres sources d'énergie renouvelables telles que le solaire ou l'éolien. Cependant, sa durabilité, la facilité d'intégration avec les infrastructures existantes et la possibilité de la combiner avec d'autres énergies propres, la positionnent comme une option précieuse pour des projets urbains ou des dispositifs peu gourmands en énergie.

Dans un scénario où le coût des matériaux piézoélectriques diminue grâce à la production de masse de composants électroniques, l'avenir de la piézoélectricité est prometteur. À mesure que l’efficacité et les coûts de production diminuent, son application dans les villes intelligentes continuera de croître.

En résumé, le énergie piézoélectrique Il apparaît comme une solution viable et durable pour tirer parti des mouvements humains et automobiles, en particulier dans les villes et les environnements à fort trafic. Bien qu’il y ait encore des défis en termes d’amélioration de l’efficacité, son grand potentiel pour compléter d’autres sources d’énergie renouvelables, son intégration dans les infrastructures urbaines et sa capacité à produire de l’électricité dans des espaces densément peuplés, en font une option attractive pour l’avenir énergétique urbain.