Des chercheurs de l'Université de Warwick se sont inspirés du mouvement unique des feuilles de peuplier faux-tremble, pour concevoir un mécanisme de récupération d'énergie qui pourrait alimenter des capteurs météorologiques dans des environnements hostiles et pourrait même être une source d'énergie de secours qui pourrait sauver et prolonger la durée de vie des futurs rovers martiens.

Ces dernières années, les étudiants de troisième année en ingénierie de l'Université de Warwick ont ​​été chargés d'examiner le puzzle de la raison pour laquelle Aspen laisse trembler en présence d'une moindre brise. Les chercheurs en ingénierie de l'Université de Warwick, Sam Tucker Harvey, Dr Igor A. Khovanov, et le Dr Petr Denissenko ont été inspirés à examiner de plus près cette tâche qu'ils confiaient chaque année à leurs étudiants et à pousser le phénomène encore plus loin.

Ils ont décidé d'étudier si les mécanismes sous-jacents qui produisent le carquois à faible vitesse du vent dans les feuilles de tremble pouvaient générer de manière efficace et efficiente de l'énergie électrique, simplement en exploitant le mouvement mécanique généré par le vent d'un dispositif calqué sur le vantail. Ils ont publié aujourd'hui, le 18 mars 2019, la réponse à cette question sous la forme d'un article intitulé "A Galloping Energy Harvester with Flow Attachment" dans Lettres de physique appliquée et la réponse est un oui retentissant.

Doctorat de l'Université de Warwick chercheur en ingénierie Sam Tucker Harvey, l'auteur principal de l'article, mentionné:

"Ce qui est le plus attrayant à propos de ce mécanisme, c'est qu'il fournit un moyen mécanique de générer de l'énergie sans l'utilisation de roulements, qui peut cesser de fonctionner dans des environnements avec un froid extrême, Chauffer, de la poussière ou du sable. Alors que la quantité d'énergie potentielle qui pourrait être générée est faible, ce serait largement suffisant pour alimenter des appareils électriques autonomes, tels que ceux des réseaux de capteurs sans fil. Ces réseaux pourraient être utilisés pour des applications telles que la fourniture d'une détection météorologique automatisée dans des environnements éloignés et extrêmes. »

Le Dr Petr Denissenko a en outre noté qu'une future application pourrait être une alimentation de secours pour les futurs atterrisseurs et rovers martiens.

"Les performances du rover Mars Opportunity ont largement dépassé les rêves les plus fous de ses concepteurs, mais même ses panneaux solaires qui travaillent dur ont probablement finalement été surmontés par une tempête de poussière à l'échelle planétaire. Si nous pouvions équiper les futurs rovers d'un récupérateur d'énergie mécanique de secours basé sur cette technologie , cela pourrait améliorer la vie de la prochaine génération de rovers et d'atterrisseurs martiens."

La clé du faible vent mais du tremblement de grande amplitude des feuilles de tremble n'est pas seulement la forme de la feuille, mais plus important encore, la forme effectivement plate de la tige.

Les chercheurs de l'Université de Warwick ont ​​utilisé la modélisation mathématique pour proposer un équivalent mécanique de la feuille. Ils ont ensuite utilisé une soufflerie à basse vitesse pour tester un dispositif avec une poutre en porte-à-faux comme la tige plate de la feuille de tremble, et une pointe de lame incurvée avec une section transversale en arc de cercle agissant comme la feuille principale.

La pale était alors orientée perpendiculairement à la direction d'écoulement, ce qui permet à la moissonneuse de produire des oscillations auto-entretenues à des vitesses de vent inhabituellement basses comme la feuille de tremble. Les tests ont montré que le flux d'air se fixe sur la face arrière de la pale lorsque la vitesse de la pale devient suffisamment élevée, agissant donc plus de manière similaire à une voilure plutôt qu'aux corps bluff qui ont généralement été étudiés dans le contexte de la récolte d'énergie éolienne.

Dans la nature, la propension d'une feuille à frémir est également renforcée par la tendance de la tige mince à se tordre dans le vent dans deux directions différentes. Cependant, la modélisation et les tests des chercheurs ont constaté qu'ils n'avaient pas besoin de reproduire la complexité supplémentaire d'un degré supplémentaire de mouvement dans leur modèle mécanique. La simple reproduction des propriétés de base de la tige plate sous la forme d'une poutre en porte-à-faux et d'une pointe de lame incurvée avec une section transversale en arc de cercle agissant comme la lame principale était suffisante pour créer un mouvement mécanique suffisant pour récolter la puissance.

Les chercheurs examineront ensuite quelles technologies de production d'énergie basées sur le mouvement mécanique seraient le mieux à même d'exploiter cet appareil et comment cet appareil pourrait le mieux être déployé dans des réseaux.