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Prix de l'inventeur européen

Miroslav Sedláček (République tchèque)

Finaliste du Prix de l'inventeur européen 2016

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Categorie : Recherche

Secteur : Production d'énergie alternative

Société : Université technique de Prague/Vortex Hydrokinetics

Brevet : EP2171260

Invention : Turbine hydraulique

La turbine hydraulique inventée par l'ingénieur tchèque Miroslav Sedláček, à l'université technique de Prague, produit de l'électricité sur des cours d'eau à faible débit, donnant par là accès à des sources d'énergie durable jusqu'ici inexploitées.

SedlacekSideVisual Commercialisée depuis 2015, la turbine sans pales développée par l'ingénieur tchèque Miroslav Sedláček promet de révolutionner la production d'électricité hydrodynamique, élargissant les applications à une myriade de sources énergétiques auparavant inexploitées, telles les marées et les ruisseaux. Cette turbine hydraulique rotative constitue une alternative viable aux dynamos hydro-électriques classiques, qui remontent aux années 1880. Alors que ces dernières utilisent des pales immergées dans des cours d'eau à fort débit, la turbine rotative fait appel aux lois de la physique pour convertir le flux naturel en pression ascendante.

L'invention de Miroslav Sedláček marque un progrès décisif, car elle exploite la dynamique tourbillonnaire du fluide rotatif, laquelle recèle des quantités inépuisables d'énergie. En profitant de l'aspiration naturelle de l'eau et en pompant celle-ci dans un boîtier de forme bien spécifique, l'ingénieur tchèque a pu générer jusqu'à 10 kilowatts-heures par jour avec des rendements allant de 50 à 60%. Une turbine de dimensions modestes peut ainsi produire assez d'électricité pour subvenir aux besoins de cinq familles européennes ou d'un village entier en Afrique.

Impact sociétal

La consommation d'énergies fossiles continue de peser sur l'environnement, libérant 10 milliards de tonnes de CO2 dans l'atmosphère chaque année, selon les estimations de ScienceDaily. Bien que l'Union européenne se soit fixé comme objectif de couvrir 20% de ses besoins énergétiques à partir des ressources renouvelables d'ici 2020, environ 25% de l'électricité actuellement consommée vient du charbon. L'Allemagne, le plus grand producteur en Europe d'énergie éolienne et solaire, tire toujours 45% de son énergie du charbon si l'on en croit Bloomberg.

L'hydro-électricité pourrait marquer des points dans le bouquet énergétique, car l'invention de Sedláček élargit le champ des ressources aquatiques exploitables. D'après l'association européenne de l'énergie océanique, les énergies houlomotrices et marémotrices ont des chances de flirter avec les 188 gigawatts d'ici 2050, assez pour couvrir 15% des besoins de l'Europe et 20% de la demande nationale de certains pays.

Impact économique

La turbine sans pales est commercialisée dans 16 pays depuis juin 2015 par la jeune entreprise Vortex Hydrokinetics LLC, sous l'appellation SETUR Bladeless Turbine. La compagnie d'électricité allemande E. ON en fait actuellement un usage expérimental pour la fourniture d'électricité urbaine. Basée à Palm Beach en Floride et forte d'un effectif de sept personnes travaillant sur des projets hydro-électriques, Vortex Hydrokinetics LLC est une filiale de Ocean Energy Industries. Via sa technologie WaveSurfer, elle génère déjà plus de 32 mégawatts par installation, notamment à Avacha en Ukraine.

Conçue pour une application à petite échelle dans les rivières et les ruisseaux, l'invention de Sedláček a été mise sur le marché via la firme pragoise P.F-Economy Consulting en 2015 également, sous l'appellation Bladeless Rolling Turbine.

Dans l'Union européenne, le secteur des énergies renouvelables emploie actuellement un million de personnes, pour un marché annuel de plus de 130 milliards d'euros et des exportations s'élevant à 35 milliards d'euros. Les énergies durables (solaires, éoliennes, hydrauliques) représentent à l'heure qu'il est 15,3% de la production énergétique brute de l'UE. En Amérique du Nord, les recettes de l'électricité hydrolienne devraient atteindre 148,7 millions d'euros (163,27 millions de dollars) en 2017, selon le bureau d'études Pike Research.

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    Miroslav Sedláček

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    Miroslav Sedláček entouré de Vladimír Novák et Václav Beran

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    Miroslav Sedláček

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    Principes de la turbine hydraulique rotative

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    Miroslav Sedláček remplissant d'eau un prototype de turbine

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    Miroslav Sedláček


Mode de fonctionnement

L'invention se présente sous la forme d'un bidon, de la taille environ d'un four à micro-ondes, flottant comme une bouée à la surface de l'eau, par exemple sur le cours d'une petite rivière ou d'un ruisseau. La partie immergée de la turbine canalise la circulation naturelle de l'eau à l'intérieur d'un stator arrondi, créant une pression ascendante avec une succion croissante en vertu du principe du vortex. À l'intérieur du stator, l'énergie tourbillonnaire fait tourner un rotor concave fixé à l'arbre du générateur qui convertit l'énergie rotatoire en énergie électrique.

Même dans un cours d'eau modeste, la turbine génère suffisamment d'électricité pour alimenter une petite maison avec une performance nominale entre 100 et 400 watts. Dans des conditions idéales, la turbine sans pales fonctionne à des débits allant de 22 à 250 litres par seconde, mais elle peut déjà fournir des résultats dans des courants ne dépassant pas 2 litres à la seconde.

Inventeur

Après avoir obtenu son diplôme d'ingénieur à l'École supérieure d'économie de Prague en 1976, Miroslav Sedláček orienta ses recherches vers l'exploitation de l'énergie hydrodynamique. Il s'intéressa tout particulièrement au principe du vortex.

Avec son équipe d'inventeurs de l'Université technique de Prague, il passa 12 ans à développer cette nouvelle technologie, déposant parallèlement cinq brevets clés. Il enseigne actuellement à l'Université technique de Prague, à la faculté d'économie et de gestion du génie civil.

La turbine sans pales a valu à Sedláček plusieurs distinctions internationales, dont le prix E.On Energy Globe décerné en République tchèque (2014, catégorie Idée), le Prix de l'inventeur de l'OMPI (2013), et la médaille de cuivre du 6e salon international des inventions qui s'est tenu à Suzhou, en Chine (2008).

Le saviez-vous ?

La turbine à vortex s'inscrit dans une démarche inventive hautement technicisée misant sur l'émulation des phénomènes naturels. Les inventions "biomimétiques" (du grec "bios" signifiant "vie" et "mimesis" signifiant "imitation") sont portées un marché florissant qui pourrait d'ici 2025 ajouter 272,2 milliards d'euros (300 milliards de dollars) au PIB annuel des États-Unis et garantir 1,6 millions d'emplois, pour un marché mondial estimé par PointLoma à 900,7 milliards d'euros (1000 milliards de dollars).
 

La bande Velcro auto-agrippante imitant les graines de bardane est un exemple célèbre d'invention biomimétique, mais on peut citer aussi plusieurs inventions primées par le passé par le Prix de l'inventeur européen, telles la méthode de pyroséquençage de l'ADN, calquée sur la luminescence nocturne des lucioles, ou les membranes à aquaporines pour purifier l'eau calquées sur les protéines naturelles. Parmi les inventions des finalistes du Prix de l'inventeur européen à s'être inspirés des prouesses de la nature, citons les antennes fractales, et la combinaison de natation  hydrodynamique qui reproduit la texture de la peau des requins.

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