Refroidissement efficace sur le plan énergétique grâce au vent ionique
Les centres de calcul consomment des quantités énormes d'énergie - dont environ 40 pour cent pour le seul refroidissement des microprocesseurs. De nouvelles méthodes de refroidissement par vent ionique pourraient réduire drastiquement la consommation d'énergie. Celles-ci utilisent des champs électrostatiques pour convertir directement et de manière énergétiquement efficace le courant électrique en un flux d'air. Les faibles vitesses du flux d'air généré empêchaient jusqu'à présent une utilisation à grande échelle. Le spin-off de l'Empa «Ionic Wind Technologies» a maintenant réussi une percée: Leur amplificateur de flux d'air accélère - grâce à de nouvelles électrodes combinées à une forme de boîtier optimisée du point de vue de la technique des flux - le vent ionique beaucoup plus fortement que ce qui était le cas jusqu'à présent. Si, par exemple, les ventilateurs traditionnels des centres de données étaient remplacés par leur technologie brevetée, il serait possible d'économiser jusqu'à 60% de l'énergie de refroidissement.
Amplificateur breveté
«Nous accélérons directement l'air en le chargeant électriquement. Comme le courant électrique est ainsi directement transformé en flux d'air, les étapes intermédiaires bruyantes et énergivores via un moteur, un rotor ou des pales de ventilateur sont supprimées», explique le fondateur de la spin-off Donato Rubinetti à propos du principe de base du vent ionique. Celui-ci a déjà été utilisé avec succès dans un procédé de séchage non thermique des fruits développé à l'Empa. Dans le cadre d'un projet Innosuisse, la technologie a été perfectionnée de sorte que le flux d'air a pu être plus que triplé.
Le cœur de l'amplificateur de flux d'air breveté pour le vent ionique est constitué d'«électrodes à aiguille». Celles-ci génèrent un vent ionique beaucoup plus efficace que les fils utilisés jusqu'à présent. Mais ce n'est pas tout : les pointes d'aiguille sont intégrées dans un boîtier qui utilise l'effet Coandă. Ce principe fluidique est également utilisé pour les ailes d'avion ou les ventilateurs Dyson - il exploite les différences de pression locales pour multiplier le volume des flux d'air. «Combinées, ces deux innovations représentent un pas de géant et fusionnent pour former ce que l'on appelle le «Ionic Wind Amplifier», qui ouvre des champs d'application entièrement nouveaux avec des performances nettement supérieures», explique Donato Rubinetti.
Poussé à l'extrême
Jusqu'à présent, seuls des produits standard non modifiés, comme des clous de construction, étaient utilisés comme électrodes à aiguille pour le vent ionique. «Nos pointes d'aiguilles fabriquées sur mesure permettent d'atteindre des vitesses de flux d'air jusqu'à deux fois plus élevées que les électrodes traditionnelles, et ce même avec moins d'énergie», explique Donato Rubinetti. «Une pointe n'est pas pointue à l'infini, mais dispose tout de même d'un arrondi à la fin. Celle-ci joue un rôle extrêmement important dans la performance des électrodes-aiguilles». Au début, l'amplificateur de flux d'air a été simulé avec des fils. Mais en laboratoire, ceux-ci réagissaient différemment de ce qui avait été calculé par l'ordinateur, si bien que l'équipe de Rubinetti est passée à des pointes d'aiguille.
Une solution parfaite et inattendue pour la spin-off de l'Empa: en effet, ce type d'électrodes ne génère pas seulement une très forte asymétrie dans le champ électrostatique, ce qui permet de diriger le flux d'air et donc de l'amplifier; les pointes peuvent en outre être logées dans des boîtiers beaucoup plus compacts que les fils. «A partir de ce moment, il ne s'agissait plus que d'optimiser systématiquement les pointes», se souvient le fondateur de la spin-off. La fabrication sur mesure des pointes d'aiguilles était toutefois loin d'être simple. Il a été conseillé et soutenu par les spécialistes d'atelier de l'Empa à Saint-Gall, qui ont également fabriqué les pointes en tungstène pour les expériences, et ont proposé des moyens de réduire les coûts. «Pour nous, en tant que start-up, il est important que nous puissions à l'avenir fabriquer en grande quantité et à moindre coût des pointes aux propriétés identiques», explique Donato Rubinetti.
