Lors d'un voyage pour rendre visite à ses grands-parents dans l'Inde rurale, Maanasa Mendu a remarqué quelque chose qui ne s'était pas passé chez lui. Les lumières se sont éteintes. Beaucoup. Presque tous les jours, à six heures, le courant était coupé pour tenter de le distribuer. C'est un problème bien connu là-bas; le terme «crise énergétique» est souvent utilisé.
«Pour moi, c'est terrible car je n'ai pas accès à l'éclairage ou à la climatisation», dit-elle. «Mais j’ai réalisé que pour près de 1, 2 milliard de personnes dans le monde, ce type de ténèbres est une réalité pour elles. Et ils utilisent toujours un éclairage au kérosène. "
Mendu a donc construit un prototype de dispositif de récupération d'énergie renouvelable appelé HARVEST, qui imite la forme d'un arbre (bien que beaucoup plus petit) et utilise des récupérateurs d'énergie piézoélectrique pour capturer l'énergie du vent et de la pluie.
La semaine dernière, Mendu, qui est maintenant un élève de neuvième année à Mason, dans l'Ohio, a été nommé gagnant, parmi neuf autres finalistes, du défi 2016 des jeunes scientifiques, un concours scientifique national pour les niveaux 5 à 8, doté d'un prix de 25 000 $.
Si cela ressemble un peu à une émission de téléréalité, c'est peut-être parce qu'elle a été animée par 3M en partenariat avec Discovery Education.
«Je pense que cela incarne vraiment la magie qui se produit lorsque vous donnez aux jeunes la possibilité de mettre leurs idées en pratique, de les mettre en pratique», a déclaré Lori McFarling, vice-présidente principale de Discovery Education, qui aide à relever le défi.
Il ne s’agit pas seulement de célébrer un enfant qui a un grand projet d’exposition scientifique. L'appareil de Maanasa montre une réelle innovation. Il est conçu non seulement pour résoudre un problème du monde réel, mais également pour être utile et adaptable là où le problème se produit. En tant que finaliste de la compétition, Mendu a passé quatre mois de tests rigoureux et perfectionnés sur son appareil avec l’aide d’un mentor de 3M, Margaux Mitera, ingénieur principal en développement de produits.
Mendu travaillait avec des matériaux piézoélectriques, ceux générant de l'électricité à partir d'énergie mécanique, depuis deux ans et participait à ses foires scientifiques de 7e et 8e années avec des projets piézoélectriques. Elle a remarqué que la manière dont les tiges de feuilles étaient enroulées sur les arbres ressemblait au type de flex qui entraîne les abatteuses piézoélectriques. Elle a donc construit un arbre simulé, une petite structure avec des tiges piézoélectriques et des feuilles de styromousse, et a réalisé une vidéo de participation pour le concours Young Scientist.
Mendu parle vite et utilise beaucoup de termes techniques. Elle prend des cours avancés en sciences et en mathématiques, et fait des activités extrascolaires comme l'Olympiade des sciences. Elle va dans les collèges pour faire des expériences et des démonstrations pour les étudiants.
Mais la compétition Young Scientist était beaucoup plus approfondie et stimulante. Pendant l'été, elle passait deux à trois heures par jour à se familiariser avec les énergies renouvelables, le génie électrique, le prototypage, etc.
«Elle a toutes ces bonnes idées, et cette passion et cette volonté de faire tout cela», a déclaré le mentor Mitera. «Ce dont je pouvais l’aider, c’était de l’aider à raconter en quoi elle était meilleure, différente ou au-delà de certaines des sources d’énergie renouvelables existantes aujourd’hui.»
Une bouteille d'eau en plastique située au centre fournit la structure et trois ailes en sortent. Ceux-ci imitent les feuilles d'un arbre, vibrant dans le vent ou la pluie et alimentant les piézoélectriques. (Défi Jeunes Scientifiques Découverte Education 3M) Après avoir discuté des exigences pratiques d’une source d’énergie renouvelable, Mendu a décidé d’intégrer des cellules solaires flexibles dans l’appareil. Maintenant, cela ressemble à une fusée. Une bouteille d'eau en plastique située au centre fournit la structure et trois ailes en sortent. Ceux-ci imitent les feuilles d'un arbre, vibrant dans le vent ou la pluie et alimentant les piézoélectriques. Mais maintenant, les feuilles sont fabriquées à partir de feuille solaire, un photovoltaïque organique de 3M, que Mendu a câblé dans le même circuit pour augmenter le courant. Les piézoélectriques sont une bonne source de tension, mais offrent peu de courant, et le photovoltaïque peut aider à le compléter. Les récolteurs piézoélectriques activent sous la pluie et le vent, le film solaire au soleil. L'appareil peut être suspendu presque n'importe où et Mendu a réussi à charger un iPhone 5 et à alimenter une ampoule LED de 15 watts.
Les feuilles, dans ce cas, sont beaucoup plus importantes que le tronc. Mendu dit que les petites structures pourraient être placées individuellement, en tant qu’appendices modulaires et personnalisables en forme de feuille, sur des bâtiments ou d’autres structures.
Les feuilles sont fabriquées à partir de feuille solaire, une cellule photovoltaïque organique de 3M, que Mendu a câblée dans le même circuit pour augmenter le courant. Les piézoélectriques sont une bonne source de tension, mais offrent peu de courant, et le photovoltaïque peut aider à le compléter. (Défi Jeunes Scientifiques Découverte Education 3M) «Je souhaite vraiment voir son application sur la surface des bâtiments dans les zones urbaines afin d'intégrer la récupération d'énergie verte dans notre environnement urbain ou dans les zones rurales pour alimenter une source d'énergie localisée dans des situations d'urgence ou dans des pays en développement», a-t-elle déclaré.
Peut-être qu’elle abordera alors certains de ses autres projets - un système de dessalement pour la purification de l’eau par osmose inverse ou des dispositifs de récolte piézoélectriques logés dans des pneus.
«Il y a tellement de problèmes dans notre monde», dit-elle. "Si vous prenez juste le temps de les regarder, vous aurez tellement d'idées."
