Semelle de récupération d’énergie

Thème 2024 : l’ingénierie au service des enjeux énergétiques

 

Présentation

Objectif

Réaliser une semelle dotée d’éléments piézoélectriques dont la finalité est de récupérer de l’énergie électrique à partir des mouvements d’un marcheur/coureur/…

Cette énergie peut être utilisée pour alimenter directement une LED, ou bien pour recharger un smartphone.

 

Principe

Certains matériaux possèdent des propriétés piézoélectriques : ils sont capables de produire un courant électrique lorsqu’on les soumet à des variations d’effort (et donc des déformations).

Si on place un tel élément dans une semelle de chaussure, on peut ainsi récupérer, sous forme électrique, une partie de l’énergie dissipée lorsque la chaussure s’appuie sur le sol, puis le quitte.

 

Matériel

• Disques piézoélectriques (27mm ou 35mm)
  
• Récupérateur (LTC3588) avec condensateur
  
• Supercondensateur 5V
  
• Régulateur de charge type 134N3P ou LED (selon l’usage souhaité)

  

 

Modélisation et Simulation

Modélisation multiphysique

Modèle Simscape : Piezo_pont_condensateur.xlsx

(bibliothèque nécessaire : Bibliothèque SII)

 

Maquette volumique

document OnShape

Élément piézoélectrique

Le disque piézo est inutilisable en l’état en mode conversion énergie mécanique → énergie électrique. Il faut le placer dans un « boitier » (appelé module piézo électrique)

Vue en coupe d’un disque piézoélectrique dans un boitier :

Boitier pour les composants électriques

 

 

Câblage

 

 

Travail à réaliser

Plusieurs activités partiellement indépendantes :

• Analyser et construire l’élément proposé dans le modèle volumique OnShape
• Câbler l’ensemble des composants (pour un seul élément)
• Réaliser des essais : mesurer les performances énergétiques
• Compléter le modèle volumique OnShape :
  • intégration d’éléments piézo dans une semelle
  • boitiers pour l’électronique
• Fabriquer les pièces (impression 3D, découpe laser, …) et assembler !