Habitat auto-suffisant sur un arbre

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 d’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

Récupération d’eau, filtrage, et stockage

Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:

• Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
• Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
• Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau. Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable. Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de 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 :

Fichier:Schéma Récupération d'eau

1. L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
2. Elle glisse vers les gouttières.
3. Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
4. Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
5. Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
6. Ensuite elle est stockée dans la cuve.
7. 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.