Energie portable : autonomie et intégration dans l’environnement humain. 21-22 mars 2002 - Cachan – Journées Electrotechniques du ClubEEA DISPOSITIFS ELECTROMECANIQUES PERMETTANT L’EXPLOITATION DE L’ENERGIE DES MOUVEMENTS HUMAINS S. Turri, G. Poulin ENS de Cachan (Ecole Normale Supérieure) site de Rennes et de Cachan – Campus de Ker Lann, 35170 BRUZ – 61, av. du Pdt Wilson, 94235 CACHAN Email : turri@bretagne.ens-cachan.fr – poulin@lesir.ens-cachan.fr Résumé : Le corps humain produit constamment de l’énergie (mouvements, respiration, chaleur…), qui est renouvelable, gratuite, non polluante et de durée de vie élevée. L’idée de récupérer une partie de cette énergie, même en faible quantité, n’est pas nouvelle, mais connaît un regain d’intérêt depuis la fin des années 1990, avec l’explosion du marché des appareils électroniques portables. La conversion en énergie électrique nécessite une mise en oeuvre spécifique aux ressources, aux solutions technologiques envisageables et aux besoins. Dans cet article, nous nous intéressons aux dispositifs existants ou en cours d’étude exploitant l’énergie des mouvements humains. 1- Introduction. Le corps humain stocke, dissipe et peut produire une énergie considérable eu égard à la consommation de nos appareils électroniques portables habituels. Il convertit de l’énergie constamment (mouvements, respiration, chaleur…), et on peut considérer qu’il s’agit d’une énergie renouvelable, non polluante et de durée de vie élevée. Même si, bien sûr, une faible part de cette énergie est exploitable, il semble que l’énergie associée aux mouvements du corps humain peut permettre d’approvisionner bon nombre d’applications. Cela requiert de convertir en électricité une partie de l’énergie dépensée, par des moyens à déterminer en fonction des ressources, des solutions technologiques envisageables et des besoins. L’idée d’utiliser l’énergie mécanique de l’homme pour alimenter les systèmes électriques portables n’est pas nouvelle mais elle connaît un regain d’intérêt depuis l’explosion du marché des appareils électroniques portables, soit depuis la fin des années 1990. De nombreuses études et/ou systèmes utilisant l’énergie mécanique humaine existent pour essayer d’améliorer, de réduire, voire supprimer les problèmes de recharge et de dépendance aux réseaux électriques ou aux piles. Dans cet article, nous nous intéressons plus particulièrement aux dispositifs existants ou en cours d’étude exploitant l’énergie des mouvements humains. 2- Estimation des sources potentielles d’énergie du corps humain. Avant de présenter les différentes applications liées à la récupération de l’énergie humaine ("Human Power"), il est intéressant de rappeler que le corps humain transforme de l'énergie chimique, de l'énergie thermique, de l'énergie mécanique et, dans une moindre mesure, de l'énergie électrique. Déjà en 1996, T. Starner [1], étudiant au M.I.T., analysait plusieurs sources potentielles d’énergie du corps humain qui peuvent être utilisées pour la conversion électrique. Puissance fournie Mouvements des doigts 0.76 - 2.1 mW (6.9 - 19 mW) Chaleur humaine 2.4 - 4.8 W Pouls 0.37 W (0.93 W) Souffler 0.4 W (0.83 W) Respiration 0.42 W (0.83 W) Mouvements des bras 0.33 W (60 W) Mouvement du pied 5 - 8.3 W (67 W) (tête seulement) Puissance calorifique consommée Fig. 1 – Quelques valeurs de puissances produites par le corps humain [1] Il en a conclu que les mouvements des membres inférieurs, marcher et courir sont les sources de puissance les mieux adaptées pour produire une puissance de quelques watts comme le montre la Fig. 1.