2023-09-06 18:00:00
Que ce soit dans le système de chauffage, dans la machine à café, à la station-service ou dans les grandes installations industrielles, nous utilisons des pompes presque partout. C’est précisément parce que leur utilisation est si répandue qu’ils doivent consommer le moins d’énergie possible. Aujourd’hui, un groupe de recherche a trouvé un moyen de rendre les pompes plus efficaces – en s’inspirant du cœur humain. Dans la revue spécialisée « Nature », l’équipe raconte comment elle a réussi à transporter des liquides de manière économe en énergie à l’aide de pompes pulsées.
Lorsque des liquides tels que l’eau ou l’huile s’écoulent dans des canalisations, des turbulences se produisent : le liquide tourbillonne. Cela crée à son tour une friction entre celui-ci et la paroi du tuyau. Plus cette friction est importante, plus le fluide est transporté de manière inefficace. Les scientifiques dirigés par Davide Scarselli de l’Institut autrichien des sciences et technologies de Klosterneuburg, près de Vienne, se sont justement attaqués à ce problème. Votre objectif : minimiser les turbulences et donc les frottements.
Björn Hof, membre de l’équipe, dans le laboratoire
Pour ce faire, l’équipe a utilisé une pompe constituée d’un piston motorisé et a varié ses réglages au cours de plusieurs centaines d’expériences en laboratoire. Ils ont étudié comment les paramètres respectifs s’affectaient mutuellement. D’une part, le pompage par impulsions régulières nécessite plus d’énergie que les pompes continues classiques – après tout, le liquide doit être accéléré encore et encore. D’autre part, ils assurent moins de friction dans les canalisations et économisent ainsi de l’énergie. Scarselli et son équipe ont créé une variété de chocs de pompage – par exemple, ceux qui accéléraient d’abord rapidement l’eau dans les tuyaux, puis la ralentissaient lentement, et ceux qui avaient l’effet inverse. Pour suivre les turbulences au fur et à mesure qu’elles se produisaient, ils ont ajouté des particules réfléchissantes à l’eau. Ils ont pu l’observer à l’aide d’un laser et rendre visibles les turbulences.
Un pompage optimisé réduit les besoins énergétiques
Finalement, ils ont découvert qu’une courte pause entre les pompes réduisait considérablement les turbulences dans les tuyaux, tout comme avec les battements de cœur. Il est également apparu que la durée de la pause est cruciale. Sa durée dépend des réglages exacts du système de pompage, mais les chercheurs notent en règle générale : la pause doit être environ deux fois moins longue que les phases d’accélération et de freinage combinées. L’équipe de recherche a réussi à réduire la friction de 27 pour cent et les besoins énergétiques de 9 pour cent, y compris l’énergie supplémentaire requise. Cela signifie que l’effet d’économie d’énergie dû à une moindre friction dans les tuyaux prédomine.
On estime que les systèmes de pompage représentent 10 à 20 pour cent de la demande mondiale d’électricité, même de si petits changements pourraient faire une différence significative. Scarselli souligne que le fait que sa pompe ait fait ses preuves en laboratoire ne signifie pas qu’elle puisse être facilement intégrée dans les systèmes industriels existants. Parce que les pompes devraient être remplacées ou converties. Au moins, cela coûte moins cher que la conversion de tuyaux ou de lecteurs.
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