Surveillance de la libération de carbone dans l'Arctique : un projet de réseau de capteurs

Ces dernières années, les changements climatiques ont soulevé des inquiétudes sur la façon dont les régions arctiques sont impactées. Un des enjeux principaux, c'est combien de Carbone est relâché dans ces zones à cause du réchauffement. Pour y faire face, un projet a été lancé en Islande pour étudier l'impact des variations de température sur le sol et l'air grâce à un réseau de Capteurs.

#Importance d'étudier l'écosystème arctique

L'Arctique abrite une quantité considérable de carbone accumulé au fil du temps. Malheureusement, avec le réchauffement climatique, ce carbone stocké pourrait être libéré dans l'atmosphère, aggravant les effets du changement climatique. On estime que près de 30 % du carbone mondial est stocké dans les régions nordiques, même si ces zones ne représentent qu'une petite partie de la surface terrestre. Donc, comprendre comment le réchauffement futur affectera la libération de carbone de l'Arctique est essentiel pour contrer les problèmes climatiques.

#Le site de recherche ForHot

Le site ForHot dans le village de Hveragerði, en Islande, offre des conditions idéales pour étudier les Températures du sol et la libération de carbone. Ce site utilise l'Énergie géothermique pour maintenir une température de sol constante. Les chercheurs ont mis en place un réseau de capteurs sans fil à faible consommation pour surveiller ces changements de température au fil du temps.

#Objectifs du projet

Les objectifs principaux du projet incluent :

1. Le déploiement de capteurs à faible consommation pour rassembler diverses Données comme la température du sol et les niveaux d'humidité.
2. Assurer un accès à distance aux capteurs pour faire des ajustements sans contact direct.
3. Fournir des données en temps réel pour aider d'autres technologies, comme les drones, à collecter des informations.
4. Veiller à ce que les capteurs puissent fonctionner pendant plusieurs années sans source d'énergie externe.

#Conception du réseau de capteurs

Le réseau est installé sur différents sites avec divers niveaux de chauffage. Chaque zone est divisée spécifiquement pour capter des données précises. Par exemple, certaines parcelles ont un sol plus chaud à cause d'une activité géothermique historique, tandis que d'autres commencent à peine à se réchauffer après des événements géologiques.

#Choix de communication sans fil

Lors de la conception du réseau de capteurs, plusieurs méthodes de communication ont été considérées. Parmi elles, LoRaWAN, NB-IoT, et DASH7. Bien que LoRaWAN offre une connectivité à longue portée, DASH7 s'est avéré le plus adapté grâce à sa faible consommation d'énergie et sa capacité à fonctionner sans synchronisation stricte.

#Création de nœuds de capteurs efficaces

Chaque nœud de capteur est conçu pour être efficace, fiable et capable de rassembler des données de multiples sources. L'équipe s'est concentrée sur le fait que les nœuds consomment peu d'énergie pour pouvoir fonctionner longtemps. De plus, le design permet des changements faciles pour s'adapter à différents types de capteurs sans nécessiter de reprogrammation intensive.

#Caractéristiques clés des nœuds de capteurs

• Faible consommation d'énergie pour maximiser la durée de vie de la batterie.
• Compatibilité avec divers types de capteurs.
• Structure simple pour faciliter le déploiement et la maintenance.

#Passerelle et collecte de données

Une passerelle est essentielle pour le système car elle collecte les données des nœuds de capteurs et les envoie à un serveur central pour stockage. Étant donné les emplacements éloignés des sites de déploiement, des connexions cellulaires ont été utilisées pour transmettre ces données. Des panneaux solaires ont été installés pour alimenter les passerelles, garantissant un fonctionnement constant malgré des conditions météorologiques difficiles.

#Accès à distance et programmation

Le système permet un accès à distance aux capteurs. Cela signifie que les scientifiques peuvent récupérer des données et faire des ajustements via internet sans avoir besoin de se rendre physiquement sur place. La passerelle agit comme un pont entre les capteurs sur le terrain et les données stockées sur le serveur.

#Le processus de déploiement

Le déploiement du réseau de capteurs s'est fait par étapes à cause du terrain difficile et des conditions climatiques rigoureuses. Au départ, l'équipe avait prévu de déployer les capteurs en juin 2020, mais a rencontré des retards à cause de la pandémie de COVID-19. Le premier déploiement réussi a eu lieu en mai 2021.

#Phases de déploiement suivantes

Après la première phase, l'équipe visait à déployer des capteurs supplémentaires et à établir des stations de puissance solaire. Cependant, des conditions météorologiques défavorables ont freiné ces plans, forçant l'équipe à laisser certains capteurs en place. Finalement, l'infrastructure a été complétée, permettant un suivi à long terme réussi.

#Collecte d'énergie à partir de sources géothermiques

Étant donné la nature géothermique du site ForHot, les chercheurs ont exploré la possibilité d'utiliser les différences de température pour récolter de l'énergie. Cette méthode implique l'utilisation d'un dispositif qui capte l'énergie du gradient de température entre le sol et l'air.

#Comment fonctionne la récolte d'énergie

La méthode de base consiste à placer un générateur d'énergie thermique (TEG) dans une position où un côté est en contact avec le sol chaud, tandis que l'autre côté dissipe la chaleur dans l'air plus frais. Cette configuration peut convertir les différences de température en énergie utilisable, aidant à alimenter les capteurs.

#Données de température quotidienne et production d'énergie

Les variations quotidiennes de température entre l'air et le sol ont été surveillées. Comprendre ces différences est crucial pour estimer l'énergie potentielle pouvant être récoltée. Le projet visait à analyser l'efficacité de la génération d'énergie en fonction des températures variées sur différentes parcelles.

#Défis dans la récolte d'énergie

Bien que la récolte d'énergie représente une solution prometteuse, il y a des défis. La fiabilité des sources d'énergie peut varier, surtout dans les régions plus froides. Au départ, les chercheurs étaient prudents de ne pas trop dépendre de l'énergie géothermique, les poussant à utiliser l'énergie des batteries pour les nœuds de capteurs comme solution de secours.

#L'avenir des réseaux de capteurs

Les expériences acquises grâce à ce projet apportent des connaissances précieuses dans le domaine du déploiement de capteurs dans des environnements difficiles. Les chercheurs sont optimistes quant à l'utilisation des données collectées pour améliorer la conception des réseaux de capteurs à faible consommation.

#Conclusion

En résumé, le projet en Islande illustre les interactions complexes entre le changement climatique, la libération de carbone et la technologie. En utilisant un réseau de capteurs, les chercheurs sont mieux équipés pour surveiller et analyser les effets du réchauffement dans les régions arctiques. Avec l'avancement de la technologie, on espère développer des solutions encore plus innovantes pour relever les défis pressants du changement climatique et de l'utilisation de l'énergie.

Les idées recueillies contribuent non seulement à notre compréhension de l'environnement, mais encouragent également la recherche continue sur des pratiques durables pour l'avenir.