Biomimétisme : des innovations inspirées de la nature dans le domaine des énergies renouvelables
Exploiter la sagesse de la nature pour des solutions énergétiques durables
Les sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie solaire, éolienne et marine, offrent des alternatives prometteuses aux énergies fossiles. Cependant, améliorer l’efficacité et la rentabilité de ces technologies reste un défi majeur. Une approche innovante qui gagne du terrain est le biomimétisme, la pratique consistant à imiter les conceptions de la nature pour résoudre les problèmes humains.
Énergie solaire : inspirée par les tournesols et l’angle d’or
Dans le domaine de l’énergie solaire, les chercheurs s’inspirent de la disposition en spirale des fleurons des tournesols. Ce modèle, connu sous le nom de spirale de Fermat, optimise le placement des héliostats (miroirs qui suivent le soleil) dans les centrales solaires à concentration. En imitant cette disposition, les ingénieurs peuvent accroître l’efficacité et réduire l’impact environnemental de ces centrales.
Par ailleurs, les scientifiques ont découvert qu’incliner chaque héliostat selon un « angle d’or » de 137,5° par rapport à son voisin minimise le blocage et la perte de rayonnement solaire. Cette idée, inspirée du monde naturel, améliore encore les performances des systèmes d’énergie solaire à concentration.
Énergie éolienne : apprendre des bancs de poissons
Les parcs éoliens conventionnels utilisent des éoliennes à axe horizontal qui tournent perpendiculairement au vent. Cependant, ces éoliennes nécessitent un espacement important pour éviter toute interférence avec les éoliennes voisines. Le biomimétisme offre une solution sous la forme d’éoliennes à axe vertical, inspirées des bancs de poissons.
Les poissons qui nagent créent des mouvements d’eau qui ressemblent au flux d’air généré derrière les éoliennes. Au lieu d’entraver les poissons voisins, ces mouvements leur permettent d’améliorer et de coordonner leur nage. L’équipe de Dabiri de l’université Stanford a appliqué ce principe pour concevoir des parcs éoliens qui optimisent la production d’énergie. En plaçant les éoliennes à axe vertical à proximité et en décalant leurs directions de rotation, ils ont multiplié par dix la production d’énergie par unité de surface par rapport aux parcs éoliens traditionnels à axe horizontal.
Énergie marine : exploiter la puissance des marées et des vagues
Le vaste potentiel de l’énergie des océans reste largement inexploité. Jennifer Franck de l’université du Wisconsin a développé des « hydrofoils oscillants » inspirés du vol battu des insectes, des oiseaux et des chauves-souris. Ces dispositifs extraient l’énergie des marées en imitant les mouvements de tangage et de roulis de ces animaux. Les recherches de Franck suggèrent que cette conception biomimétique est écologique et peut être transposée à des applications commerciales.
Reza Alam de l’université de Californie à Berkeley s’est tourné vers une source d’inspiration plus inattendue : la boue. Il a observé que la boue peut absorber une quantité importante d’énergie des vagues de l’océan, calmant l’eau et créant un environnement favorable à la vie marine. L’équipe d’Alam a conçu un tapis de fond marin artificiel qui imite ce comportement d’absorption d’énergie, ouvrant potentiellement la voie à de nouveaux systèmes d’énergie marine.
Défis et opportunités dans le domaine des énergies renouvelables bio-inspirées
Bien que le biomimétisme soit très prometteur pour faire progresser les technologies d’énergie renouvelable, sa commercialisation se heurte à plusieurs défis. L’absence d’installations de test standardisées pour les dispositifs d’énergie marine et les coûts élevés associés au développement du matériel constituent des obstacles majeurs. De plus, la capacité de survie dans des environnements difficiles et l’impact environnemental restent des considérations importantes pour toute technologie d’énergie propre.
Malgré ces défis, les avantages potentiels des énergies renouvelables bio-inspirées sont indéniables. En exploitant la sagesse de la nature, nous pouvons développer des solutions énergétiques plus efficaces, abordables et durables pour l’avenir.
