Des suiveurs solaires biomimétiques, c'est quoi ?

Un sujet inspiré des pouvoirs de la nature

Leurs recherches s’inscrivent dans le thème des Olympiades de biologie 2025 : "Le mouvement dans le vivant" auquel ils participent. Cette initiative a émergé après la lecture d’un article scientifique sur des robots inspirés par les plantes. Les élèves ont alors eu l’idée de concevoir un suiveur solaire biomimétique, un dispositif qui imite les comportements des plantes pour optimiser l’utilisation de l’énergie solaire. Contrairement aux suiveurs solaires traditionnels, qui consomment beaucoup d’énergie et utilisent des moteurs, leur concept repose sur un système inspiré des mouvements naturels des plantes.

Pour comprendre ces mécanismes, les élèves ont étudié deux phénomènes fascinants : l’héliotropisme, qui désigne le mouvement des plantes pour suivre la lumière du soleil, et la nyctinastie, qui correspond au mouvement des plantes en fonction des variations de lumière entre le jour et la nuit. L’objectif était de reproduire ces effets naturels dans un dispositif permettant d'orienter des panneaux solaires vers la source lumineuse.

Expérimentations et mise au point des prototypes

Les élèves ont observé le comportement de la plante Oxalis, connue pour ses réactions en fonction de la lumière. Après avoir filmé la plante et mesuré son exposition à la lumière, ils ont conçu des maquettes en papier, en y ajoutant du gel au niveau des points d’articulation. L’hydrogel réagit à la lumière : il s’évapore plus rapidement lorsqu’il est exposé à la lumière qu’à l’ombre, provoquant ainsi un mouvement du corps de la plante vers la source de lumière.

Ils ont ensuite intégré de petits panneaux solaires à leurs prototypes pour tester si l’orientation vers la lumière augmentait le rendement énergétique. Lors des tests, ils ont mesuré les performances de leurs maquettes biomimétiques, et ont observé que la puissance des panneaux solaires diminuait. Ils ont rapidement trouvé l’explication : l’augmentation de la température. En effet, la croissance de la température dans une cellule photovoltaïque entraîne une augmentation de l'intensité, mais également une forte diminution, beaucoup plus grande, de la tension. Ainsi, plus un panneau solaire est chaud, plus sa puissance diminue. Placé dans une zone fortement ensoleillée, il peut ainsi subir une augmentation de température entrainant une perte de puissance d'environ 15%. C’est la raison pour laquelle il est essentiel de placer les panneaux dans un lieu bien aéré, afin d’éviter leur surchauffe.

Des recherches supplémentaires

Pour approfondir leurs recherches et améliorer leurs prototypes, les élèves ont collaboré avec les élèves de 2de Pro "Modélisation et Prototypage 3D" du lycée polyvalent Giraux Sannier de Saint-Martin-Boulogne. Ces derniers, ont pu utiliser une découpeuse laser qui est un outil de découpe de haute précision.

Ce projet illustre parfaitement l'importance de l'innovation durable et de l'éducation scientifique pour aborder les défis environnementaux de demain. Au lycée Édouard Branly, la science et la technologie se rencontrent pour proposer des solutions aux enjeux du dérèglement climatique et de la préservation de notre planète.