Habitat auto-suffisant sur un arbre : Différence entre versions
(→Récupération d’eau, filtrage, et stockage) |
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| + | En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique. | ||
| + | On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres. | ||
| + | La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm. | ||
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| + | La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe à travers un mécanisme de leviers par exemple. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie. | ||
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=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' === | === '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' === | ||
Version du 2 novembre 2016 à 17:07
Sommaire
Le projet
Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :
- Régulation de température
L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).
- Approvisionnement en énergie
On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie. On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.
- Besoin en lumière:
- Éclairage
- Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signal lumineux)
- récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.
- les étapes d'exploitation:
- Récupération de l'eau
- Filtrage
- stockage
État de l'art
La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.
Mécanisme
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique. On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres. La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.
Le système de conversion de l’énergie
- Conversion directe
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe à travers un mécanisme de leviers par exemple. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie. Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
| Matériau | Taux de conversion maximal |
|---|---|
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) | 1-5% |
| Céramiques de PZT | 35-50% |
| Monocristaux | 70-90% |
- Conversion indirecte, système vibrants
Paramètres à considérer
La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux
Récupération d’eau, filtrage, et stockage
La récupération de l'eau de pluie peut avoir plusieurs objectifs.
- Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
- Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet.
Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge mais, dans ce cas, l'eau doit être traitée. Pas de douche ni de lave-vaisselle en France, et encore moins d'eau potable. Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement et la solution technique proposée pour chaque étape.
Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
- L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
- Elle glisse vers les gouttières.
- Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
- Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
- Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
- Ensuite elle est stockée dans la cuve.
- Distribution :
- Soit par robinets (cuve hors sol).
- Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
