Une vitre électrochromatique alimentée par le vent et la pluie

Et si les fenêtresfenêtres des bâtiments et les pare-brises des voitures pouvaient produire de l'électricité à partir du ventvent et de la pluie ? Cette technologie existe et elle fonctionne, du moins au laboratoire. Il s'agit d'un verre électrochromatique alimenté par deux systèmes de récupération d'énergieénergie. L'équipe du Georgia Institute of Technology a détaillé cette innovation dans un article publié par ACS Nano. Le procédé repose sur l'électricité statique produite par le frottement entre deux matériaux, un phénomène appelé effet triboélectrique. Le verre en question est équipé de nanogénérateurs triboélectriques qui récupèrent l'électricité statique issue du contact du verre avec la pluie et le vent.

Le système se compose de deux couches. La première située à la surface du verre est composée d'un revêtement en polydiméthylsiloxane doté d'une structure nanoscopique en forme de pyramides. Cette couche est chargée négativement. Quand la pluie tombe, le contact de l'airair avec l'eau crée une charge positive dans la goutte. Les gouttes venant frapper le verre génèrent un courant électriquecourant électrique. La seconde couche de nanogénérateurs, juste sous la première, récupère l'énergie du vent. Elle se compose de deux feuilles de plastiqueplastique transparenttransparent chargées électriquement entre lesquelles sont intercalés des ressorts nanoscopiques. Lorsque le vent souffle sur le verre, il crée une pressionpression qui compresse les ressorts et rapproche les deux feuilles qui vont alors générer de l'électricité.

À droite de l’image, le prototype de verre intelligent dont le système électrochromatique est alimenté par l’énergie récupérée à partir du contact avec la pluie et le vent. En surface, des nanogénérateurs triboélectriques (triboelectric nanogenerator ou TENG) produisent de l’électricité à partir des gouttes de pluie qui glissent sur un revêtement texturé. Une seconde couche composée de deux feuilles de polymère (PMMA) entre lesquelles sont intercalés d’autres nanogénérateurs (wind power TENG) réagit sous la pression du vent et génère du courant. © ACS Nano, Georgia Institute of Technology

De quoi alimenter un smartphone en veille

En combinant les deux procédés de récupération d'énergie, le système peut non seulement alimenter le verre électrochromatique qui se teinte en bleu mais aussi produire 130 milliwatts d'électricité par mètre carré de surface. Selon les chercheurs, cette puissance serait suffisante pour alimenter un pacemakerpacemaker ou un smartphone en veille.

À l'heure actuelle, ces nanogénérateurs parviennent à convertir environ 60 % de cette énergie mécanique en électricité. Les chercheurs du Georgia Tech indiquent qu'ils travaillent à améliorer ce pourcentage. Ils veulent aussi trouver un moyen de stocker cette électricité. Pour cela, ils envisagent d'intégrer des supercondensateurs transparents dans le verre.

Cette solution semble plus complexe et peut-être moins viable commercialement que celle développée par l'université de technologie de Nanyang (Singapour). Les chercheurs y ont mis au point une vitre électrochromatique autoalimentée qui peut emmagasiner de l'énergie et la restituer à de petits dispositifs électroniques de type Led. Reste enfin des inconnues de taille : celle du coût d'une telle technologie rapportée à la puissance qu'elle offre et celle des applicationsapplications qu'elle pourrait avoir.