DEUX SOURCES D’ÉNERGIE, UN SEUL DISPOSITIF DE RÉCOLTE

Prototype d'un générateur d'énergie à partir de la chaleur du corps ou de la lumière ambiante.

Fujitsu a développé un générateur hybride d’électricité capable de récolter l’énergie à la fois dans la chaleur et dans la lumière. Une innovation prometteuse pour les applications de capteurs médicaux et de surveillence de l'environnement.

La récolte de petites quantités d’énergie dispersée dans l’environnement (Energy harvesting en anglais) suscite un grand développement, partout dans le monde. Les travaux de Fujitsu Laboratories, au Japon, font avancer les recherches sur le sujet. Ses chercheurs ont en effet mis au point un générateur d'électricité hybride capable de récolter l’énergie à la fois dans la chaleur et dans la lumière. Avec un seul dispositif, il devient ainsi possible de tirer de l'énergie à partir de deux sources distinctes, qui auparavant nécessitaient la combinaison de deux dispositifs individuels.

En réduisant le coût, cette technologie hybride ouvre la voie à l'utilisation généralisée de dispositifs de récolte d’énergie. En supprimant le besoin de câblage électrique ou de remplacement de la batterie, elle a un grand potentiel pour alimenter des réseaux de capteurs médicaux et des détecteurs dans des applications difficiles d’accès ou éloignées des prises électriques.

Les détails de cette technologie ont été présentés lors de la conférence IEDM 2010 (InternationalElectron Devices Meeting), l’événement sur les recherches en électricité, qui s’est déroulé à San Franciso (Etats-Unis), du 06 au 08 décembre 2010.

Récupérer les petites quantités d'énergie 
L'énergie récoltée dans la lumière ambiante, les vibrations, la chaleur, les ondes radio, etc. est infime par rapport à ce qui est disponible à partir de centrales électriques ou de batteries. D’où l’intérêt d’exploiter plusieurs sources simultanément, par exemple la lumière et la chaleur, ou la lumière et les vibrations - afin de recueillir une quantité suffisante d’électricité pour une utilisation pratique. Jusqu’ici, ce besoin était rempli en combinant différents types de dispositifs. Une solution pénalisante en termes de coût et d’encombrement.

Le prototype développé par Fujitsu Laboratories combine deux procédés de conversion énergétique : un mode photovoltaique pour la conversion de la lumière en électricité et un mode thermodynamique pour la conversion de la chaleur en électricité. Mais il s’appuie sur un dispositif semiconducteur commun qui, grâce à un circuit électronique, fonctionne sur l’un ou l’autre des deux modes. Le semiconducteur en question utilise un matériau organique spécialement développé pour l’occasion et qui offre l’avantage d’être bon marché.

Cette technologie peut se décliner bracelet médical pour le contrôle de conditions physiologique telles que la température corporelle, la pression artérielle ou le ryhtme cardiaque, et ceci sans batterie, ni câblage électrique. Le dispositif utiliserait la chaleur du corps, la lumière ambiante ou les deux à la fois pour subvenir aux besoins en courant du capteur. Autres applications potentielles : la détection environnementale dans les zones isolées pour les prévisions météorologiques, où il serait difficile de remplacer les piles ou de tirer des lignes électriques.

Fujitsu Laboratoires poursuit le développement de cette technologie afin d’en augmenter les performances et d’en améliorer la fiabilité. Objectif : la commercialisation à l’horizon de 2015.

Ridha Loukil

Invention d'un caoutchouc résistant aux températures extrêmes

Le caoutchouc a la particularité de reprendre sa forme initiale après avoir subi une déformation. C'est également le cas des boules Quiès par exemple qui s'adaptent à la forme des oreilles, et retrouvent leur forme quand on les enlève. Ces substances sont dites "visco-élastiques". Seulement ces matériaux ont un défaut: ils cassent lorsqu'ils sont exposés à une très bassetempérature, et se décomposent lorsqu'ils sont exposés à une très haute température.

Ce problème vient d'être résolu par des chercheurs japonais en science des matériaux. Ils viennent en effet de mettre au point un caoutchouc capable de résister à des températures extrèmes (entre -196 et 1 000°C) sans subir de modification. Cette découverte a été publiée dans la revue Science.

Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont créé des nanotubes de carbone en déposant descatalyseurs métalliques sur du silicium. En règle générale, de tels nanotubes prennent une forme droite, mais la densité des tubes a ici été réduite afin de générer un enchevêtrement de tubes. Ces nanotubes à double et à triple parois sont ainsi interconnectés entre eux, de manière totalement aléatoire. Leréseau de nanotubes obtenu compose le matériau résultant, baptisé CNT.

L'utilité d'un tel matériau peut être imaginé dans divers domaines, comme le textile ou l'aéronautique.

Pour plus d'informations voir la publication, dans Science, 3 décembre 2010 "Carbon Nanotubes with Temperature-Invariant Viscoelasticity from –196° to 1000°C" http://www.sciencemag.org/content/330/6 ... 4.abstract

Visiotop, une vision 3D de l'aménagement des bureaux

Ce nouveau logiciel permet de visualiser en 3D la configuration possible des bureaux en fonction de l'espace mais aussi du nombre de collaborateurs.

L’entreprise Isotop, société de conseil en aménagement pour les professionnels de l’immobilier et les directeurs immobiliers, lance son logiciel en 3D baptisé Visiotop. Destiné principalement aux commercialisateurs, il est présenté comme un outil d'aide à la décision. Il permet ainsi de visualiser, à l'aide d'animations et sur un mode dynamique, l'accessibilité en transports, les services à proximité, l'aménagement des bureaux (nombre d’étages, surfaces, etc.) et l’architecture intérieure. Il est également possible de connaître les cibles HQE Exploitation qui peuvent éventuellement être respectées.

Il est ainsi possible de visualiser une simulation de son programme d’aménagement au moment de sa première visite dans l’immeuble. En fonction du besoin en effectifs, en types d’espaces (bureaux cloisonnés, ouverts, etc.), l’application révèlera aussitôt le nombre d’étages nécessaires et les vues des implantations détaillées avec mobilier et cloisonnement.

«C’est une application développée pour chaque client qui repart avec ses différents plans imprimés. C’est un véritable outil de communication auprès de ses collaborateurs», détaille Jean-Dominique Montandon, directeur d’Isotop.

«Les outils de visualisations dynamiques (modélisation 3D) et interactives (questions/réponses) constituent un réel plus au-delà des outils classiques que sont les plans, élévations, perspectives et autres images de synthèse. Intégrer un outil immobilier en 3D dans nos projets pourrait accélérer la prise de décision ainsi que l’adhésion au projet. C’est un bon support pour améliorer et faciliter la conduite du changement», explique Fabienne Lampel, directeur achats et immobilier chez Manpower, spécialisé dans les solutions pour l’emploi.
Tarifs entre 30000 et 45000 € HT (prestations comprises). Démonstration visible sur le lien: www.visiotop.org/

LA POMPE À MEMBRANE SE RÉINVENTE

 

Le fluide est propulsé par l'ondulation d'une membrane
DR

AMS R&D a inventé un concept inédit de pompe. Une membrane ondulante propulse le fluide. Cette technologie pourrait donner naissance à une nouvelle famille de pompes avec des débouchés dans toute l’industrie. Observez-la en vidéo

La jeune entreprise innovante AMS R&D développe la pompe à membrane ondulante. Ni axe, ni clapet, ni pièce tournante… La simple oscillation d’une membrane élastomère propulse le fluide. A la clé, des économies d’énergie attendues – en comparaison avec les pompes ordinaires – de 30 à 40 %.

Un atout majeur

Traitement de l’eau, assistance cardiaque, nucléaire… AMS cible un large spectre de débouchés. Sa technologie possède un atout majeur. Elle fonctionne avec tout fluide, qu’il soit liquide, gazeux ou diphasique. Mieux : la pompe AMS tolère les corps étrangers solides. « Comme le sable, les graviers, les feuilles d’arbres, les grains de café, même les balles de golf ! », s’enthousiasme Erik Guillemin, président d’AMS. Dans l’agroalimentaire, en injectant deux fluides, elle les mélangerait. Dans l’automobile, sa vitesse de démarrage de 12 ms accélèrerait la réponse des turbocompresseurs. Et réduirait d’un tiers, selon AMS, la taille des moteurs. 

Son principe ? Un actionneur génère un mouvement sinusoïdal sur la périphérie d’une membrane circulaire. En oscillant, celle-ci transmet l’énergie au fluide et le fait avancer. Ci-dessous, en vidéo, la pompe fonctionne avec de l'eau contenant des graviers. Retrouvez tous les détails sur le fonctionnement de cette pompe dans le numéro de décembre 2010 d'Industrie & Technologies.  

Thomas Blosseville
 

La pompe à membrane ondulante AMS R&D

Foodtubes Project ou comment distribuer la nourriture par des tuyaux

Transporter les produits alimentaires à l’aide d’un immense réseau souterrain de tubes, à l’image des « pneumatiques » d’antan, mais sans air comprimé : c’est l’idée très sérieusement développée par les tenants du Foodtubes Project. À gagner : d’énormes économies d’argent, de liberté de circulation et d’émissions de gaz à effet de serre.

Un cylindre creux, un tube, de l’air comprimé : c’est le principe du « tube pneumatique », longtemps utilisé pour expédier un message d’un étage à l’autre d’une entreprise ou même entre centres postaux à l’échelle d’une ville. Paris avait son réseau jusque dans les années 1980. Le journal Le Télégramme de Brest a conservé ce système jusqu’à cette époque. Par rapport au courrier électronique, l’avantage du « pneu », l’expression utilisée à l’époque, est la transmission d’un objet matériel, en principe un document en papier. Mais en entreprise, certains glissaient bien d’autres choses dans le cylindre, parfois un sandwich.

Alors pourquoi ne pas reprendre cette vieille idée (certains la font remonter à l’Antiquité) pour distribuer les produits alimentaires jusqu'au cœur des villes ? L’idée peut sembler saugrenue. Elle nécessiterait un réseau immense et tentaculaire de tubes tissé dans le sous-sol des villes. Devraient-ils s'étendre jusque dans les immeubles et les appartements ? Nous voilà dans le décor du film Brazil…

Mais à y regarder de plus près, les avantages sont énormes, nous expliquent les membres de l’équipe du Foodtubes Project qui a planché sur la question et qui se veut désormais militante. Ces avant-gardistes ne sont pas des hurluberlus, ni des designeurs, ni des auteurs de science-fiction. On y trouve, entre autres, un spécialiste de l’atmosphère (Fred Taylor, université d’Oxford), un spécialiste britannique des transports (Noel Hodson, responsable du projet) et un mathématicien de l’Imperial College of London(Jonathan Carter).

Un centre commercial est connecté à des pipelines transportant des conteneurs (en vert), de 2 mètres par 1 mètre, propulsés par induction magnétique (les zones rouges). 45 de ces colis transportent autant qu'un camion de 44 tonnes et pèse un cinquantième de son poids. S'il était déployé à l'échelle du Royaume-Uni, un tel réseau ferait économiser 5 milliards de litres de carburant par an. © Foodtubes Project

Le même service, mais sans camions

L’idée est qu’un tel réseau, géré par une noria d’ordinateurs, éliminerait une grande partie du transport par camions. « Le quart du trafic routier est dû au transport de denrées alimentaires, explique le projet. Et un camion dépense 92 % de son énergie pour se transporter lui-même. »

Le projet Foodtubes ne pousse pas ses tubes jusque dans les appartements. Ces réseaux relieraient les producteurs, les grossistes, les distributeurs et les usines de recyclage. À l’échelle d’un pays, on trouverait quatre types de réseau selon la densité de population : milieux urbain et « urbain dense », campagne et vastes régions très peu peuplées. En ville, le réseau typique compterait 150 kilomètres de tuyaux qui aboutiraient à environ 400 terminaux, répartis dans les magasins et les supermarchés, voire dans les écoles et les entreprises.

Plusieurs tailles de conteneurs (dénommées « capsules ») serviraient à différentes catégories de produits. Les plus grands mesureraient deux mètres de longueur pour un mètre de diamètre. Ils ne seraient pas poussés par de l’air comprimé, comme les antiques pneumatiques, mais progresseraient grâce un moteur à induction linéaire, un principe bien connu et utilisé de diverses manières. On le rencontre dans certains manèges de montagnes russes et, au Japon, dans le train Linimo. La vitesse des conteneurs varierait entre cinq et 100 km/h, et « ne serait jamais réduite par des embouteillages ou une mauvaise météo ».

Le bénéfice direct serait double : moins de camions sur les routes et moins d’émissions de CO2. La réduction atteindrait un à quatre milliards de tonnes par an pour un pays comme le Royaume-Uni, estiment les auteurs du projet. Quant au coût, il ne serait pas excessif, assurent-ils. Un réseau urbain de 150 kilomètres coûterait 500 millions de dollars. De plus, sa maintenanceserait bien plus simple que l’entretien des routes. (Les anglophones pourront consulter un argumentaire vidéo du projet Foodtubes, en anglais.)
Finalement, l’idée ne semble donc pas irréaliste. Mais elle est un tantinet révolutionnaire et aura sûrement du mal à convaincre tout le monde. Nous avons tellement pris l’habitude des camions…

Nanofiltration : une solution à la crise de l'eau ?

Le manque d'eau entraîne une vague d'innovation dans la technologie de filtration de l'eau par les nations asiatiques, selon un rapport publié vendredi par Chemical Abstracts Service (CAS), l'autorité mondiale sur les données chimiques.

Le rapport appelé "CAS Chemistry Research Report: Nanofiltration Shows Promise in the Quest for Pure Water", indique que les chercheurs asiatiques mènent maintenant le monde en termes d'activité de brevetage en rapport à la nanofiltration, la méthode la plus recherchée de filtration d'eau.

Selon la banque asiatique de développement, les nations asiatiques devront affronter un déficit de 40% entre l'offre et la demande d'eau avant 2030. Le rapport d'aujourd'hui annonce que dans la quête pour contrecarrer le manque d'eau, les chercheurs asiatiques ont délivré 60% de tous les brevets de nanofiltration sur les 20 dernière années, la Chine ayant délivré 33% de tous les brevets, suivie du Japon et de la Corée avec 16 et 10%, respectivement. Entre temps, les États-Unis sont en tête de file en ce qui concerne la publication de recherches scolaires sur la nanofiltration, délivrant 25% de toute la documentation de revues de recherche entre 1990 et 2009.

"Les populations asiatiques se développent exponentiellement plus rapidement que celles d'autres pays, rendant le manque d'eau un souci menaçant," a indiqué Christine McCue, vice-présidente du marketing chez CAS. "Les bases de données de CAS suggèrent que les chercheurs asiatiques se concentrent intensivement sur l'atténuation de cette menace en prenant une position de leaders dans la recherche et la commercialisation de la technologie de nanofiltration, dépassant le rendement des sciences occidentales et des États-Unis."

La nanofiltration purifie l'eau en la poussant à travers une membrane ultrafine pour éliminer certaines contaminations comme le sel, l'eau, les pesticides et le mercure. Les systèmes de nanofiltration sont généralement plus petits et fonctionnent à des pressions plus basses que l'osmose inverse, les rendant plus intéressants d'un point de vue économique et respectueux de l'environnement.

"La nanofiltration entraîne une réduction considérable des déchets, une consommation d'énergie moins élevée et une amélioration dans l'utilisation des matières premières dans nos usines," a déclaré Gerrald Bargeman, le chef d'équipe de la technologie de séparation chez AkzoNobel, qui a publié plus de publications en rapport à la nanofiltration avec l'Organisation Mondiale de la Propriété Intellectuelle (OMPI), que toute autre organisation, selon le rapport.

Vous pouvez consulter le rapport complet >>> ICI.

SmartGrains : Le stationnement intelligent

SmartGrains résout les problèmes de stationnement grâce au déploiement sur les places de vastes réseaux de capteurs intelligents. Installés en quelques minutes, ces capteurs détectent les véhicules puis communiquent entre eux par ondes radio pour relayer les informations en temps réel. Cette technologie est déclinée dans une gamme de solutions de guidage et d'optimisation à destination de la voirie, des parkings publics, de la grande distribution et des aéroports.

Découvrez pourquoi Unibail-Rodamco, SFR, VINCI Energies ou encore la Ville d'Issy-les-Moulineaux nous ont déjà fait confiance.

Les réseaux de capteurs sans fil ne datent pas d’hier. Dès les années 60, l’armée américaine imaginait semer des « grains intelligents » pour remplacer les mines anti-char et détecter ainsi toute intrusion sur un périmètre sensible. Cinquante ans plus tard, la jeune start-up française SmartGrains, qui vient de remporter le Prix Cleantech Republic 2010, s’empare du concept pour le mettre au service du guidage des automobilistes vers les places de stationnement disponibles dans les zones congestionnées.

Dans une grande ville, chaque année, la recherche de places libres représente en moyenne de 10 à 30% du trafic, ce qui correspond, d’après les calculs de la jeune entreprise,  à l’émission de 2 millions de tonnes de CO2. De quoi considérer la solution de SmartGrains avec sérieux, et cela, même si, au chapitre de l’éco-mobilité, les collectivités tendent naturellement à promouvoir les transports collectifs plutôt que la voiture individuelle.

Les « grains intelligents » de la jeune pousse, fondée au printemps 2009, prennent la forme de pastilles électroniques (voir image) disséminées au sol au niveau des places de stationnement. Ces capteurs mesurent en permanence le champ magnétique terrestre, et détectent sa déformation provoquée par l’entrée de matériaux ferromagnétiques dans ce champ : « nous avons mis eu point un algorithme qui fonctionne comme une boussole 3D permettant de stipuler que le corps pénétrant dans le champ magnétique est bien un véhicule », explique Cédric Gepner, l’un des trois co-fondateurs de SmartGrains.

Des capteurs utilisés en intérieur comme en extérieur

Les capteurs radio sans fil travaillent sur les plages de fréquences du Wi-Fi, et forment un réseau radio maillé (mesh network). De sorte qu’ils communiquent entre eux, de proche en proche, avant de remonter les informations sur l’occupation ou non des places de parking à une station relais (1 relais pour 100 capteurs). A l’heure de concevoir ces capteurs, il importait de conjuguer deux critères essentiels : l’autonomie des batteries d’alimentation de la pastille et le temps de latence associée à la mesure de l’occupation des places de stationnement. Résultat : les capteurs, alimentés par des piles au lithium, ont une durée de vie de 5 ans ; une longévité due principalement à un logiciel embarqué à très faible consommation qui « se réveille » seulement 5 millisecondes par seconde.

Résistant à des pressions localisées de 5 tonnes, les pastilles de SmartGrains peuvent être utilisées en intérieur comme en extérieur. Un argument comparé aux solutions concurrentes filaires, fonctionnant à l’aide de capteurs ultrasons qu’il convient de fixer à une paroi et qui ne trouvent donc leur usage que dans des parkings couverts.

Composée de ces capteurs et d’une suite logicielle vouée à l’exploitation du système, la solution de SmartGrains est baptisée ParkSense. Le premier marché ciblé par l’équipe dirigeante de la start-up est celui des parkings de centres commerciaux. Ainsi, SmartGrains vient-il de signer son premier gros contrat avec Unibail-Rodamco pour équiper le parking du centre commercial Vélizy 2 de son système de guidage intelligent. Plus de trois mille pastilles seront collées sur les places de parking extérieures. Les travaux dureront un mois, le système devrait être opérationnel fin avril 2010. De grands panneaux fournissant des informations par grandes zones de stationnement seront installés sur les axes routiers bordant le centre ; tandis que des totems électroniques fixés devant chaque allée afficheront une flèche verte (plus le nombre de places libres dans l’allée) ou une croix rouge en fonction de l’occupation des places.

3000 capteurs opérationnels sur le parking du centre commercial Vélizy 2 fin avril 2010

Autre marché visé : les services de voirie des collectivités locales. En novembre dernier, SmartGrains a annoncé un projet pilote de guidage des automobilistes dans un quartier d’Issy-les-Moulineaux, en partenariat avec SFR (qui avait distingué la start-up lors de son concours SFR Jeunes Talents Innovation), Grand Paris Seine Ouest et Vinci Park. « Ce projet est important car il s’agit de valider la mise au point de notre technologie en voirie », confesse Cédric Gepner. A Issy, une application iPhone, téléchargeable sur Apple Store, permet aux usagers du quartier de bénéficier du service de guidage de SmartGrains.

Deux marchés cibles, deux modèles d’affaires. Pour les centres commerciaux, SmartGrains vendra sa solution complète et des services de maintenance. Pour les projets de voirie, SmartGrains envisage d’investir dans l’infrastructure de capteurs, en échange de quoi il serait autorisé par la collectivité à exploiter les informations de stationnement. En ce cas, SmartGrains jouerait le rôle d’« opérateur de guidage » à même de fournir aux usagers des abonnements à son service (un montage bien connu des opérateurs de téléphonie qui offrent leurs services aux administrés d’une collectivité en délégation de service public).

Le potentiel de la technologie de SmartGrains dépasse largement les frontières françaises. La structuration d’un réseau de distribution à l’international est déjà dans les esprits des fondateurs. Une accélération du plan de développement que renforcerait idéalement une seconde levée de fonds…