Une équipe de chercheurs de la NTU (Nanyang Technological UNIVERSITY) à Singapour a conçu un dispositif « intelligent » pour collecter la lumière du soleil et la transmettre aux espaces souterrains, réduisant ainsi le besoin de recourir à des sources d'énergie traditionnelles pour l'éclairage.
À Singapour, les autorités étudient depuis un certain temps les moyens d'augmenter l'espace de vie et de production. Ils l'ont fait avec un immense étage de fermes verticales, et évalué la faisabilité de l'excavation plus profond sous terre créer de nouveaux espaces pour les infrastructures, le stockage et les services.
La demande d'éclairage souterrain 24 heures sur 24 devrait donc augmenter à l'avenir dans l'État asiatique.
Profitez de la lumière du soleil
Pour développer un dispositif de collecte de la lumière solaire capable de répondre durablement à ce besoin, l’équipe NTU s’est inspirée de la loupe, qui peut être utilisée pour concentrer la lumière solaire en un seul point.
Comment l'appareil est-il fabriqué?
Les chercheurs ont utilisé une sphère acrylique standard, une seule fibre optique en plastique (un type de câble qui transporte un faisceau de lumière d'une extrémité à l'autre) et des servomoteurs.
L'appareil est positionné au sol et concentre la lumière du soleil dans la sphère acrylique. Le système permet à des rayons de lumière parallèles de former un foyer net sur le côté opposé. La lumière solaire focalisée est ensuite collectée à l’extrémité d’un câble à fibre optique et transportée sous terre.
Les servomoteurs, quant à eux, ajustent automatiquement la position de l'extrémité du câble à fibre optique, pour optimiser la quantité de lumière solaire qui peut être reçue et transportée lorsque le soleil se déplace.
Développé par le professeur adjoint Yoo Seong Woo de l'École de génie électrique et électronique et Dr. Charu Goël, chercheur principal au Photonics Institute de NTU, l'innovation a été rapportée dans la revue scientifique Solar Energy plus tôt ce mois-ci.
Une innovation authentique
L'appareil surmonte plusieurs limitations de la technologie actuelle de collecte solaire. Dans les concentrateurs solaires conventionnels, de grands miroirs incurvés sont déplacés par des moteurs pour aligner les miroirs avec les rayons du soleil. Les composants de ces systèmes sont soumis à des facteurs environnementaux tels que l’humidité, augmentant ainsi les besoins de maintenance.
Le dispositif NTU, cependant, est conçu pour utiliser la forme ronde de la sphère acrylique. Cela le rend beaucoup plus compact et plus facile à gérer.
Le prototype conçu par les chercheurs pèse 10 kg et mesure 50 cm de hauteur totale. Pour protéger la sphère des conditions environnementales (lumière ultraviolette, poussière, etc.), les chercheurs ont construit un « couvercle » transparent de 3 millimètres d'épaisseur en polycarbonate.
Lampes pour l'éclairage nocturne et diurne
L'auteur principal de l'étude, le Prof. Charu Goël il pense qu'il serait utile d'intégrer le dispositif dans l'infrastructure existante.
L'équipe NTU estime que l'appareil est idéal pour être monté comme un lampadaire normal. Il capterait la lumière du soleil pendant la journée pour éclairer les espaces souterrains et éclairerait la nuit grâce à l’électricité.
En cas de pluie ou de ciel couvert avec peu de soleil, une ampoule LED installée juste à côté de l'extrémité émettrice du câble fibre s'allumera automatiquement. Cela garantira que l'appareil peut éclairer les espaces souterrains tout au long de la journée sans interruption.
Lumière du soleil: le métro est meilleur que les LED
Lors de tests effectués dans des environnements souterrains, les chercheurs de NTU ont constaté que l'efficacité lumineuse de l'appareil était de 230 lumens/Watt.
Cela dépasse de loin les ampoules LED disponibles dans le commerce, qui ont une sortie typique de 90 lumens / Watt.
L'efficacité lumineuse de cet appareil à faible coût peut éclairer avec la lumière du soleil les parkings, les ascenseurs et les passages souterrains dans les villes densément peuplées.
Elle est également facilement évolutive: la capacité de capture lumineuse de la lentille sphérique étant proportionnelle à sa taille, il suffit de faire varier la sphère pour faire varier la puissance.
