Capter l'énergie solaire dans l'espace et l'acheminer sur Terre

L'énergie du Soleil captée par des satellites dans l'espace pourrait, nuit et jour, fournir de l'électricité à des installations au sol, selon des projets comme celui de la firme Astrium, qui pourraient commencer à voir le jour à partir de 2020.

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Il ne s'agirait pas, au moins dans un premier temps, d'alimenter des villes qui disposent déjà d'infrastructures, mais des régions isolées, d'accès difficiles où on a besoin d'électricité, explique Robert Lainé, directeur technique d'Astrium, filiale espace du groupe européen EADS.

Cela pourrait permettre de fournir ponctuellement de l'électricité à une zone de catastrophe, un hôpital de campagne, une installation de pompage, de purification ou de désalinisation d'eau, a-t-il précisé lors d'une récente conférence à Paris.

Alimenter des grandes villes, "ça ne se produira pas avant qu'il n'y ait plus de pétrole", a-t-il déclaré à l'AFP.

"On pense que le plus simple, c'est de commencer avec un satellite existant, puis de l'adapter", note M. Lainé. La première démonstration pourrait s'appuyer sur les capacités du futur satellite de télécommunication Alphasat, avec l'objectif d'acheminer au sol, grâce à un laser infrarouge, quelques kilowatts d'énergie produite dans l'espace.

"Si on trouvait un financement demain, six ou sept ans c'est tout à fait raisonnable" pour aboutir à une démonstration, précise cet expert, alors qu'au delà de partenariats européens, Astrium envisage de s'associer avec Russes et Japonais pour mettre en place cette nouvelle filière technologique.

Lors de l'étape suivante, au cours de la décennie 2020-2030, plusieurs satellites, capables de fournir jusqu'à 100 kW chacun, pourraient faire converger leurs faisceau Alors qu'aux Etats-Unis des projets de grande ampleur sont envisagés, Astrium, qui recherche des partenaires, table plutôt sur un développement progressif, avec une première démonstration d'ici 2020, voire dès 2016.

"En cas de situation d'urgence, de besoin d'électricité, on bascule le faisceau facilement, on peut le faire en une minute", assure M. Lainé.

Grâce à un miroir de 3,5 mètre de diamètre, comme celui du télescope scientifique Herschel, le satellite pointera vers la Terre un rayon laser infrarouge de 20 mètres de large en ciblant des panneaux solaires de 30 m sur 30 placés au sol, selon le projet d'Astrium. La puissance reçue sur chaque panneau pourrait atteindre 300 kW, de quoi alimenter des dizaines de foyers.

Des cellules photoélectriques adaptées par Astrium pour l'infrarouge permettraient de convertir jusqu'à 60% de l'énergie reçue en électricité, au lieu de 15% avec les panneaux solaires actuels captant la lumière blanche du soleil.

La longueur d'onde supérieure à 1,4 micron choisie pour le laser devrait permettre d'acheminer sans risque 1 kW par mètre carré sur le récepteur. Une personne regardant brièvement dans le faisceau "va avoir chaud à la figure, aux yeux, mais il n'y a pas de pénétration dans la peau" ni de risque de brûler la rétine, assure M. Lainé.

A ces fréquences-là, les valeurs limites d'exposition sont élevées parce que "le rayonnement infrarouge est très peu pénétrant", précise un expert de l'Institut national de recherche et de sécurité (INRS).

Et avec 1 kW par mètre carré, le laser ne se transformera pas en arme de guerre. Pointé sur une forêt, "le laser n'y mettrait jamais le feu", souligne M. Lainé, car le flux d'énergie serait voisin de ce qu'on reçoit du soleil au zénith.

Transmettre l'énergie via un faisceau micro-onde, comme l'envisagent d'autres projets pourraient susciter davantage de réticences, comme dans le cas des antennes de téléphonie mobile, et nécessiterait des récepteurs jusqu'à mille fois plus grands.

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.