Produire de l’énergie en s’inspirant des plantes

Les capacités des plantes inspirent régulièrement les ingénieurs. Ils sélectionnent la partie qui les intéressent pour la reproduire artificiellement sur leur produit. Mais parfois, il arrive que certains aillent jusqu’à copier la plante dans son ensemble. C’est notamment le cas dans le secteur de l’énergie, où différents projets ont été inspirés par le tournesol, l’algue marine ou encore les graines d’érable.

La fleur photovoltaïque

Le tournesol solaire Smartflower est une fleur de 5 mètres qui déploie ses pétales et les oriente face au soleil dès son lever. Conçu par la société autrichienne Smartflower Energy Technology, elle est commercialisée par EDF. Ses 12 pétales, chacun couvert de 40 cellules photovoltaïques, se positionnent à un angle de 90° par rapport au soleil. « Son ‘tracker’ deux axes permet d’optimiser de plus de 40 % la production d’électricité. L’installation peut fournir jusqu’à 4 000 kWh /an (en fonction de sa localisation) ce qui couvre largement les besoins d’un ménage français sur une année (hors chauffage et eau chaude sanitaire – estimation ADEME : 2 700 kWh/an pour un foyer de  personnes) » expliquait EDF sur son site. Le tournesol solaire se referme au coucher du soleil. Il a été présenté à la COP 21 en 2015.

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Une algue artificielle

L’entreprise australienne BioPower System (BPS) s’est inspirée des varechs, des algues brunes, pour réaliser son hydrolienne BioWave. Une unité pilote de démonstration de 250 kW a été déployée au large des côtes de Port Fairy, situé à Victoria en Australie. Ce projet, de près de 24 millions de dollars, consiste en une structure oscillante de 26 mètres de haut modelée sur le mouvement naturel des algues marines, d’avant en arrière, sur un arc allant jusqu’à +/- 25 degrés. Ce mouvement active les vérins hydrauliques pour faire tourner un générateur. L’énergie électrique produite est ensuite injectée dans le réseau via un câble sous-marin. Par mauvais temps, l’appareil peut se poser à plat sur le fond marin. Cependant, « des problèmes techniques persistants (…) ont entraîné la fin de la phase de test du projet en juin 2017 », explique le gouvernement de l’Etat de Victoria. La mise en hors service a été confirmée en décembre 2017. Dans le même document, il est ajouté : « Le projet pilote servira de base à toute recherche future, car il a permis à l’Etat de voir les difficultés et les défis auxquels les projets de production d’énergie houlomotrice sont confrontés », comme capter l’énergie des vagues, disposer d’une technologie résistante au milieu hostile, transmettre l’énergie des vagues ou encore assurer la maintenance du dispositif.

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Une graine éolienne

L’éolienne Aerogenerator X, imaginée en 2010, s’inspire des graines de sycomores, de grands érables pouvant vivre près de 500 ans, pour se disperser. Appelées « samares », les graines sont dotées d’une ailette membraneuse sur le haut lui permettant de virevolter vers le sol. Attachées entre elles, deux samares, appelées « disamares » tombent par rotation, comme un rotor d’hélicoptère. C’est cette disamare qui a été reproduite sur l’éolienne verticale : un rotor doté de deux bras de 160 m de long supportant deux voiles en V de 80 m de long et d’une envergure de 270 mètres. Une fois exposées au vent, les ailes tournent en imitant le mouvement de la chute des graines.

En décembre 2010, la société britannique Wind Power Limited a dévoilé la preuve de concept de cette éolienne de 10 MW, doté de deux bras de 160 m de long supportant deux voiles en V de 80 m de long, conçue par la société d’ingénierie Arup. La conception a été le fruit d’une étude de faisabilité à travers le projet NOVA (pour Novel offshore vertical axis), regroupant la société créatrice, des universités britanniques (Cranfield, Strathclyde, Sheffield), centre de cherche et entreprises. Ce projet a été créé en janvier 2009 par l’Institut des technologies de l’énergie (ETI) avec un budget de 3,3 millions d’euros pour étudier la faisabilité d’une nouvelle turbine offshore à axe vertical (VAWTS, pour vertical axis wind turbine system). En 2012, un démonstrateur de ce système éolien de 50 kW à double bras et axe vertical a été mis au point. Celui-ci a été installé sur le campus de l’Université de Cranfield.

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