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La boîte de vitesses horizontale du système PediPower est actionnée par le levier lorsque celui-ci touche le sol. L’énergie est collectée par un minigénérateur qui va alimenter une batterie portée à la ceinture. Actuellement, le PediPower peut produire 400 milliwatts lorsqu’il est manœuvré à la main, et un peu moins en condition de marche réelle. © Carlos Armada, Julian Castro, David Morilla, Tyler Wiest, université Rice
L'explosion annoncée du marché des vêtements intelligents et autres capteurscapteurs miniatures, destinés au sport ou au suivi médical, soulève la question de la source d'énergieénergie pour alimenter ces produits. Ondes émises par un téléphone mobilemobile, microbatterie, minigénératrice piézoélectriquepiézoélectrique, la recherche dans ce domaine accouche régulièrement de solutions innovantes.
Il existe une piste tout aussi prometteuse, dont la source n'est autre que le mouvement du corps humain. L'énergie cinétiqueénergie cinétique, produite par exemple lors de la marche, peut être captée pour alimenter la batterie d'un appareil. Un groupe d'étudiants de l'université américaine Rice (Houston, Texas) a planché sur une telle solution, et a élaboré un prototype capable de récolter l'énergie cinétique générée par le talon du pied pour la convertir en électricité. Les quatre étudiants, qui se sont regroupés sous le pseudonyme « Agitation Squad », ont en fait été financés par une entreprise, Cameron International. Cette dernière leur a demandé de produire une source d'énergie fiable et permanente à partir du mouvementmouvement humain.
Boîte de vitesses miniature et semelle articulée
PediPower, c'est son nom, se présente sous la forme d'une semelle articulée qui remplace le talon de la chaussure. Lorsque la personne marche, au moment où le pied va toucher le sol, le talon actionne un levier qui entraîne une boîte de vitessesvitesses montée à l'horizontale dans la semelle. Cette dernière est reliée à un minigénérateur électrique placé sur le côté de la chaussure, qui génère de l'électricité envoyée à une batterie portée à la ceinture. Un régulateur de tension maintient un courant constant.
Le prototype PediPower développé par quatre étudiants de l’université Rice (Houston, Texas). On distingue le levier qui manœuvre à chaque fois que le talon touche le sol. Il actionne une boîte de vitesses qui va transmettre l’énergie cinétique au petit générateur fixé sur le côté de la chaussure. Celui-ci est relié par des câbles à la batterie qu’il doit alimenter. Le système n’est pour le moment pas envisageable pour un usage grand public régulier. Ses concepteurs espèrent le faire évoluer pour diminuer le poids et l'encombrement. © Carlos Armada, Julian Castro, David Morilla, Tyler Wiest, université Rice
Pourquoi le choix du talon comme source d'énergie cinétique ? Après avoir étudié la répartition de la force sur le pied produite à chaque pas, l'équipe s'est focalisée sur le talon, qui est la première partie à toucher le sol. « Nous avons déterminé que le talon était la partie où le potentiel d'énergie récoltable était le plus grand. En nous servant de la gravitégravité, nous pouvions exploiter la marche sans ajouter de contrainte à l'utilisateur », explique l'Agitation Squad.
PediPower pour alimenter un cœur artificiel en électricité
Pour le moment, les tests réalisés en laboratoire lorsque le PediPower est actionné à la main ont permis de produire une puissance moyenne de 400 milliwatts. L'énergie produite est un peu inférieure en conditions réelles de marche, car le levier qui manœuvre la boîte de vitesses ne remonte pas aussi loin que lorsqu'il est déplacé manuellement. De toute façon, pour le moment, ce prototype est encore beaucoup trop volumineux et lourd pour permettre un usage quotidien.
Les quatre étudiants espèrent qu'un autre groupe de l'université Rice prendra le relais pour retravailler le système, afin de l'alléger et de réduire sa taille, tout en augmentant la quantité d'électricité produite. L'une des solutions consisterait à exploiter l'énergie cinétique générée par la plante du pied pour la coupler avec celle du talon.
L'enjeu est majeur et ne concerne pas seulement l'alimentation des appareils mobiles de type smartphone, baladeur MP3 ou encore capteur de sport. En effet, Cameron International, le mécène du projet PediPower, travaille sur un cœur artificielcœur artificiel en collaboration avec le Texas Heart Institute. Le système servirait à alimenter ce cœur artificiel et d'autres dispositifs vitaux comme les pacemakers. Autant dire qu'il lui faudra être absolument fiable ! « Le fait de compter sur le mouvement humain pour alimenter quelque chose de fondamental pour votre vie est un peu effrayant », reconnaît l'un des membres de l'Agitation Squad. « Vous dormez huit heures par jour sans bouger, alors vous devez être sûr de produire suffisamment d'énergie durant la journée. »
