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Récupération d’énergie

mercredi 29 juin 2011, par Julien H.

De nouvelles innovations apparaissent ces derniers mois pour récupérer de l’énergie en très petite quantité, permettant de rendre autonomes de nombreux circuits électroniques. Le terme anglais est energy harvesting.

La technopole de Sophia-Antipolis est le berceau de plusieurs entreprises dans ce domaine :

- Demtech (Ambient Energy Harvesting)
- SENSeOR (récupération piézoélectrique d’ondes SAW)

Et déjà plusieurs sociétés proposent des produits utilisant ces principes :

- SENSeOR (capteur de température, de pression parmi d’autres)
- EnOcean (spin-off de Siemens)

La quantité d’énergie récoltée peut être très faible, mais permet déjà soit d’être stockée jusqu’à obtenir une tension suffisante (par des super-capas comme le fait Demtech), soit d’être utilisée immédiatement pour des capteurs pour former un réseau sans-fil (comme le proposent SENSeOR et EnOcean).

Les différentes sources

Les ondes radios

Déjà connues pour les puces RFID qui renvoient leur numéro d’identification lorsqu’elles sont sollicitées par une antenne émettrice/réceptrice, la récupération de l’énergie d’une onde radio pour la transformer en électricité a pris des

La technologie SAW (surface acoustic wave) utilisée par SENSeOR permet d’alimenter bien plus qu’une puce, en inversant le phénomène piezo-électrique pour qu’un capteur complexe (température, pression, ...) puisse fonctionner et renvoyer sa valeur à une base de traitement.

La mécanique

L’éolienne et la turbine hydraulique sont difficilement transportables, et tiennent difficilement dans un bureau ou sous le capot d’une voiture. Mais de nouvelles sources d’énergie mécanique peuvent être utilisées à très petite échelle pour fournir suffisamment d’électricité pour envoyer un message, lire un capteur.

Une action mécanique consomme toujours de l’énergie : pousser une porte, appuyer sur un bouton, faire tourner une roue, etc... En utilisant l’électromagnétisme, on récupère un courant d’alimentation suffisant : le déplacement d’un corps métallique dans une bobine génère un courant électrique.

Plus de trous dans les murs, plus de fils électriques disgracieux : on peut désormais placer un interrupteur à n’importe quelle place, sans batterie polluante et surtout sans avoir à changer régulièrement de piles. Votre doigt poussant le bouton pendant à peine plus d’une seconde sur seulement 2 millimètres déclenche la récupération d’une tension de 5 volts pour moins d’un µA mais suffisant pour envoyer quelques messages radio annonçant votre action (source : datasheet EnOcean).

A terme, des systèmes de récupération d’énergie mécanique plus importants alimenteront nos foyers : chaque ouverture de fenêtre, chaque claquement de porte, chaque rebond sur un sommier étant récupéré pour stocker ou consommer de l’énergie.

La différence de température

Encore plus impressionnant que l’effet piézoélectrique, une simple différence de température est une énergie qu’on peut convertir en électricité.

Les alimentations à énergie thermique fonctionnent par effet Peltier. Ce phénomène est connu en micro-informatique pour dissiper de la chaleur grâce à l’électricité : on alimente une plaque de quelques centimètres carrés, et la température chaude d’une face (celle au contact d’un microprocesseur) fait un transfert thermique avec la face opposée (celle au contact de l’air ambiant).

Dix degrés de différence (derrière une vitre, au contact du corps humains, etc..) peuvent générer 500 µW, alors que seulement 5 µW sont nécessaires pour envoyer un message radio depuis un capteur. On peut donc imaginer actionner un micro-moteur ou un relais avec un seul capteur thermique (source : datasheet EnOcean).

Le solaire

Pour celui-ci, rien de bien nouveau. Seulement de nouveaux efforts de miniaturisation ont permis d’obtenir sur une surface plus petite une puissance électrique suffisante.

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