Les appareils électroniques peuvent-ils récolter de l'énergie par eux-mêmes ?

L'utilité de l'Internet des objets dépendra de petits capteurs placés un peu partout pour capturer des données sur l'environnement ou suivre les produits et les personnes. Pour avoir le plus grand impact, ces capteurs devront fonctionner même sans être branchés ou en fonction de batteries qui doivent être rechargées ou remplacées. C'est pourquoi les ingénieurs développent des capteurs qui peuvent se débrouiller avec l'énergie récoltée à partir de sources ambiantes, telles que la lumière, les changements de température et les ondes radio. Voici quelques exemples.

Des chercheurs de l'Université de Washington ont développé un nouveau capteur qui exploite l'énergie des changements de température progressifs et pourrait être utilisé pour détecter des problèmes tels que des fuites ou des fissures dans les bâtiments.

Rétrodiffusion

Shyam Gollakota de l'Université de Washington et son équipe ont créé un moyen de connecter des appareils à Internet qui consomme très peu d'énergie et ne nécessite pas de piles. Les appareils captent l'énergie radiofréquence qui nous entoure à partir des réseaux de radio, de télévision et de téléphonie mobile. Gollakota et ses collègues ne sont pas les premiers à récolter l'énergie radiofréquence, mais leur technologie va encore plus loin car elle peut également faciliter les communications via Wi-Fi, ce qui nécessiterait normalement beaucoup plus de puissance que celle qui peut être captée à partir des ondes radio ambiantes. Ils le font avec une technologie qu'ils appellent la rétrodiffusion Wi-Fi. Ils ont développé des balises avec des antennes qui basculent entre la réflexion et l'absorption des ondes radio ambiantes. En mode absorbant, ils accumulent de l'énergie ; en mode réfléchissant, ils peuvent diffuser l'énergie radiofréquence d'une manière qu'un routeur Wi-Fi à proximité peut détecter. La balise utilise moins de 10 microwatts de puissance pour communiquer via ces réflexions, par rapport au watt de puissance qu'il pourrait prendre pour transmettre réellement des signaux Wi-Fi. Aujourd'hui, la balise peut communiquer sur une portée de deux mètres, mais les chercheurs espèrent étendre cela à 20 mètres. Les chercheurs démontrent la technologie dans cette vidéo et l'expliquer dans ce papier.

Détection du changement

Un autre groupe de chercheurs de l'Université de Washington a mis au point un dispositif de détection qui tire parti des changements graduels de température dans l'environnement. Les capteurs pourraient surveiller les fuites d'eau ou les problèmes structurels dans les bâtiments et envoyer des alertes sans fil. La clé pour faire fonctionner cette technologie est un soufflet en forme d'accordéon à l'intérieur de l'appareil rempli d'un gaz qui se dilate ou se contracte en fonction de la température ; ce mouvement est converti en électricité. Les chercheurs ont démontré qu'un changement de température de seulement 0,25 °C est suffisant pour alimenter un nœud de capteur, transmettre des données à un récepteur à plus de cinq mètres et mettre à jour un écran e-ink indiquant la température. Le capteur est décrit dans l'article Alimenter les nœuds de capteurs sans fil avec les changements de température ambiante et montré dans cette vidéo.

Antenne sur puce

Des chercheurs de Stanford et de l'Université de Californie à Berkeley ont créé une radio autonome de la taille d'une fourmi. Son antenne récolte suffisamment de puissance à partir d'un signal entrant pour exécuter la commande qui y est intégrée. Pour un coût de quelques centimes seulement, ces radios pourraient offrir aux ingénieurs un moyen abordable de connecter presque n'importe quel type d'appareil à Internet. La puce a été décrite dans un papier présenté au Symposium 2014 sur les circuits VLSI.

Nanogénérateur

Des chercheurs de Georgia Tech créent des nanogénérateurs capables de récupérer l'énergie de la charge électrique produite lorsque deux matériaux différents se frottent. Cela signifie qu'il pourrait être possible de profiter de l'énergie mécanique autrement gaspillée qui provient du vent soufflant, des vagues ou de la marche, explique Zhong Lin Wang, le professeur à la tête de la recherche. Les chercheurs ont démontré comment les générateurs peuvent éclairer jusqu'à 1 000 lumières LED, mais l'espoir est d'alimenter éventuellement les smartphones ou de permettre aux capteurs de s'alimenter eux-mêmes pour détecter les mouvements, les vibrations, les fuites ou les explosions. La recherche sur les générateurs a été décrite dans plusieurs articles, y compris un article dans Communication Nature en mars qui explique comment le générateur peut charger l'électronique. Lin Wang explique l'effet triboélectrique produit par deux matériaux différents dans ce vidéo.

Le plat à emporter :

À terme, nous pourrons peut-être faire fonctionner des téléphones et des tablettes avec l'énergie ambiante récupérée, après que ces appareils auront été retravaillés pour nécessiter considérablement moins d'énergie. Mais pour l'instant, la récupération d'énergie n'est prometteuse que pour les petits capteurs et radios. Les versions actuelles des téléphones portables et des ordinateurs portables que nous utilisons quotidiennement nécessitent des ordres de grandeur de puissance supplémentaires.

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