Récuperation d'énergie vibratoire

Le but de ce projet est de concevoir un module de récupération d'énergie vibratoire.

Contexte

La récupération d’énergie vise à réaliser des micro-générateurs électriques de taille centimétrique permettant d’alimenter des systèmes électroniques en absorbant l’énergie « ambiante » présente dans le milieu environnant. Une application prometteuse est l’alimentation de capteurs autonomes communicants. A l’heure actuelle, ces capteurs sont alimentés par des piles qui imposent une maintenance régulière et posent des questions environnementales (recyclage notamment). S’il est possible de substituer ces piles par des micro-générateurs, alors l’utilisation de ce type de capteur se généralisera, et permettrait de développer des systèmes mécatroniques plus performants.

Le cahier des charges de mon projet est de réaliser un module de récupération d’énergie vibratoire. Pour réaliser cela, j’ai d’abord lu divers documents au sujet de la récupération d’énergie vibratoire pour choisir la solution optimale. Je vous présente donc tout d’abord un résumé global de mes recherches qui sont surtout théoriques.

Ressources mécaniques possibles

Mouvement humains :

- volontaires : pédaler, tourner une manivelle...

- naturels : les efforts sous les pieds, articulations...

Vibrations mécaniques :

dans l’environnement (machines, appareils électroménagers…), caractérisées en fréquence et en accélération

Vibrations acoustique :

Seuil d’audition : 1pW/m2

Bruit de 100 dB : 10 mW/m2

Les différentes méthodes de récupération d’énergie

Voici un tableau représentant les avantages et inconvénients des trois méthodes présentées:

Après réflexion, l'utilisation d'éléments piézoélectrique semble la plus adaptée. En effet cette méthode permettrait d'obtenir une tension plus ou moins correctes pour pouvoir alimenter des capteurs. Bien que les éléments pzt soient fragiles, ils sont plus simples à intégrer dans les microsystèmes électromécaniques (MEMS).

Il existe différents éléments piézoélectriques. Voici ceux qui me semblent les plus appropriés pour mon projet:

--> dépôt céramique piézoélectrique sur un support métallique. Il est peu chère. On exite le dépot et le support pour que ça puisse vibrer à la fréquence de la tension.

--> patch piézoélectrique: lorsqu'il se déforme à une fréquence précise, on récupère l'énergie sur la polarité.

--> pastille céramique massique piézoélectrique: avec une forte densité densité de matière pzt, cet élément libère de l'énergie par compression.

Parmi tous ces éléments pzt, la pastille massique pzt me semble plus intéressante car elle a une forte densité de matière pzt ce qui signifie qu'elle permet de libérer plus d'énergie. Concernant les deux premiers éléments, il est clair qu'on produira moins de tension car si l'on déforme quelque chose trop facilement cela veut dire que l'on ne va pas forcément récupérer beaucoup d'énergie.

Pour l'instant j'ai fait des modèles pour chaque élément: le patch pzt et la pastille céramique.

Je suis en attente de recevoir ces pièces.