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Un hydrogénérateur pour récupérer l’énergie des écoulements d’eau


​​​​​L’entreprise SOLEM et le CEA-Leti ont uni leurs forces pour créer un dispositif capable de récupérer l’énergie des écoulements d’eau, tout en limitant les pertes de charge induites. Un hydrogénérateur intégré dans une solution d’irrigation connectée est aujourd’hui commercialisé par SOLEM.

Publié le 2 septembre 2024

La collaboration entre le CEA-Leti et SOLEM a débuté en 2019. Cette dernière, spécialiste, entre autres, de solutions d’irrigation connectée pour l’arrosage résidentiel, les municipalités ou l’agriculture connectée, cherchait à amplifier sa différenciation technologique. 


​​SOLEM se positionne comme un acteur haut de gamme, plaçant l’innovation au cœur de sa proposition de valeur », souligne Swan Gerome, responsable de partenariats industriels au CEA-Leti. « À l’époque, elle disposait déjà de son module d’irrigation connectée et elle souhaitait lui adjoindre un système étendant son autonomie. » 

Son principe coulait de source : pourquoi ne pas récupérer l’énergie générée par le flux d’eau utilisé pour irriguer, afin d’alimenter des capteurs ? Simple à imaginer, mais évidemment plus difficile à réaliser.​


Mécanique des fluides et électromagnétisme

C’est pourquoi SOLEM s’est rapprochée du CEA-Leti, qui avait déjà développé une expertise en la matière. En effet, de premiers travaux de recherche avaient abouti au développement d’un prototype d’hydrogénérateur capable de récupérer l’énergie d’écoulements d’eau. 

​Il s’agit d’un dispositif de récupération d’énergie électromagnétique, quasi invisible en matière de pertes de charge par nature et que l’on peut intégrer facilement dans une canalisation d’eau », explique Elise Saoutieff, ingénieure de recherche et cheffe de projet au CEA-Leti. 
​Le projet mené avec SOLEM a tout d’abord conduit les chercheurs à améliorer ce système d’hydrogénérateur et à relever plusieurs défis scientifiques. 

Nous avions besoin de comprendre finement le comportement du fluide, et ce, selon différentes configurations », note Elise Saoutieff. « Nous avons donc procédé à de nombreuses simulations multiphysiques, afin de trouver les caractéristiques optimales du récupérateur d’énergie. » Pour faciliter les tests, l’équipe de recherche a également développé un banc de caractérisation au sein du laboratoire, permettant d’effectuer des essais en circuit fermé.

De plus, les chercheurs ont adapté cette technologie aux solutions d’irrigation connectée de SOLEM. Cela impliquait, par exemple, de développer des composants électroniques spécifiques, répondant notamment à des exigences de basse consommation. De même, les matériaux employés ont fait l’objet d’une attention particulière, à la fois quant à leur étanchéité et à leur robustesse au contact de l’eau à haute pression, mais aussi vis-à-vis des contraintes d’industrialisation.

Générer de l’énergie, mais peu de pertes de charge

​Plusieurs projets de recherche se sont ainsi succédé, en lien avec la plateforme régionale de transfert technologique (PRTT) CEA Tech en Occitanie. Ceux-ci ont abouti à la création de trois prototypes, de trois tailles différentes, et à des résultats probants. Le plus petit d’entre eux – la priorité de SOLEM – peut en effet récupérer une puissance de 20 mW en moyenne, « ce qui suffit largement à alimenter un capteur », d’après Elise Saoutieff. De plus, l’hydrogénérateur peut jouer le rôle de débitmètre autonome, la mesure de la puissance générée permettant de déduire le débit – une information essentielle pour gérer au mieux l’irrigation.

​En outre, le dispositif affiche d’excellentes performances sur la perte de charge, c’est-à-dire sur la chute de pression induite par l’extraction d’énergie du fluide et par les frottements, qui est négligeable ici. « Notre système a été optimisé, de sorte à atteindre des pertes de charge inférieures à 0,1 bar, ce qui constitue une véritable amélioration par rapport à l’état de l’art », annonce Elise Saoutieff.

Par conséquent, l’hydrogénérateur a été intégré au programmateur d’arrosage LR-IP-ECO de SOLEM, commercialisé depuis fin 2023. « La collaboration avec l’entreprise ne s’arrête pas pour autant », révèle Swan Gerome. « Nous continuons à travailler ensemble, sur des sujets divers qui devraient voir le jour prochainement… »

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