Notre prototype fonctionnel

Après six mois de travail intensif, nous avons réussi à créer un prototype fonctionnel de batterie gravitationnelle qui:

• Stock plus de 150 joules d’énergie
• Utilise une masse de 26 livres
• Fonctionne sur une hauteur de 83 centimètres
• Démontre la viabilité du concept à petite échelle

Nos calculs montrent qu’une version à l’échelle domestique nécessiterait une masse équivalente au volume d’une Fiat 500 en béton et une hauteur de deux étages. Consultez notre page de calcul détaillé pour comprendre comment nous sommes arrivés à ces dimensions.

En action

Projet HELIOS - Batterie gravitationnelle sur YouTube

Ce qui se passe dans le vidéo

Cette démonstration illustre le fonctionnement de notre prototype de batterie gravitationnelle HELIOS. Le système utilise deux mécanismes distincts pour illustrer le principe de ratio et de conversion d’énergie :

À gauche, vous observez une poignée qui tourne rapidement et avec peu de résistance. Ce mécanisme est optimisé pour la vitesse : il faut effectuer plusieurs rotations pour soulever légèrement le poids de 26 livres suspendu en dessous. L’idée dans le projet serait de l’alimenter par de l’énergie renouvelable, comme en utilisant des panneaux solaires ou des éoliennes.

À droite, la seconde poignée démontre l’inverse : elle tourne très lentement et demande beaucoup plus d’effort, mais chaque rotation soulève davantage le poids. Cette différence illustre parfaitement le principe de notre boîte à ratio planétaire.

Notre prototype intègre plusieurs composants clés :

• Un cadre métallique servant de structure porteuse
• Une tête en bois qui supporte les mécanismes
• Un alternateur fait main
• Une boîte à ratio pour multiplier les tours
• Un système de couplage utilisant des ressorts
• Des roulements à billes pour minimiser les frictions

Ce système permet de stocker plus de 150 joules d’énergie potentielle qui peut être libérée de manière contrôlée, démontrant ainsi la viabilité de notre concept à petite échelle.

Défis surmontés

La réalisation de ce prototype a nécessité de surmonter de nombreux défis dans des domaines très divers (électronique, mécanique, magnétique, ingénierie, physique):

Défis mécaniques

• Conception d’un cadre suffisamment robuste
• Réduction des frictions grâce à des roulements à billes et du lubrifiant
• Création d’un système de couplage efficace utilisant des ressorts
• Limites des impressions 3D (forces et qualité)
• Protection des mouvements: les tiges qui se déplacent
• Faiblesse de l’hypothèse initiale des poulies
• Gestion de la corde à linge forte mais trop rigide

Défis électriques et électroniques

• Fabrication manuelle d’un alternateur
  • 310 tours de fil de cuivre par bobine
  • 8 bobines par stator
  • Bobines branchées en série et en parallèle
  • 16 aimants N52 Block Rare Earth Neodymium par rotor
  • 2 rotors qui tournent autour du stator
• Mise en place d’un pont de Graetz pour convertir le courant alternatif en courant continu
• Optimisation du rendement électrique
• Bris de l’ampèremètre du multimètre lors des tests
• Constat que le panneau solaire ne fournit pas assez d’énergie à l’intérieur

Défis magnétiques

• Gestion des forces magnétiques puissantes
• Positionnement précis des aimants pour maximiser l’induction
• Aimants qui “explosent” en se rapprochant trop rapidement
• Configuration complexe: les aimants consécutifs sont de polarité opposée, mais les aimants opposés sur les 2 rotors sont de même polarité

Défis de projet

• Fabrication et acquisition de pièces spécialisées
• Gestion du nombre important d’heures de travail (six mois)
• Calculs complexes pour dimensionner une version capable de fournir l’énergie à une maison
• Évolution du concept initial: passage d’un système à poulies vers la solution finale
• Changement de plan: au début, utilisation prévue d’un panneau solaire pour lever le poids (trop ambitieux)
• Optimisation du ratio poids/hauteur pour maximiser l’énergie produite
• Progression du prototype: démarrage avec un poids de 5 livres jusqu’à 26 livres pour la démonstration finale

Défis de démonstration

• Problème de blocage occasionnel: parfois le poids arrête lors de la descente
• Difficulté à contrôler précisément la vitesse de descente du poids
• Complexité de la compréhension et de l’explication des concepts électriques (volts, ampères, watts, joules, ohms)

Le fait d’avoir surmonté tous ces obstacles techniques confirme la solidité de notre conception et la faisabilité du projet à plus grande échelle.

Vision pour l’avenir

Nous envisageons deux applications principales pour notre technologie:

Application provinciale

Une batterie gravitationnelle à grande échelle pourrait accompagner les centrales hydroélectriques existantes:

• Installation de grands systèmes souterrains à proximité des barrages
• Stockage du surplus d’énergie pendant les périodes de faible demande
• Restitution de cette énergie pendant les heures de pointe
• Possibilité d’exploiter également l’énergie thermique du sol

Application domestique

Une version réduite pourrait servir de système de secours pour les habitations:

• Fonctionnement similaire à une génératrice, mais sans carburant
• Stockage d’énergie pendant les périodes où l’électricité est disponible
• Alimentation des appareils essentiels lors des pannes de courant
• Particulièrement utile dans les régions éloignées ou sujettes aux coupures fréquentes

Améliorations futures

Plusieurs pistes d’amélioration ont été identifiées pour les prochaines versions:

• Développement d’un mécanisme permettant d’arrêter la descente du poids à tout moment
• Création d’un système pour contrôler la vitesse de descente et optimiser la durée de production d’électricité
• Intégration de condensateurs pour stabiliser la production d’énergie
• Amélioration des boîtes à ratio avec une meilleure lubrification
• Conception d’un système automatisé pour remonter le poids

Avec l’augmentation constante de la demande énergétique et la production qui reste stable, les batteries gravitationnelles comme HELIOS pourraient jouer un rôle crucial dans notre transition vers un avenir énergétique plus durable et résilient.