La connectivité sans fil a simplifié l'utilisation de certains objets dans un plus grand nombre d'endroits. Les caméras de sécurité, longtemps connectées par câble, peuvent désormais être installées sans fil dans de nombreux autres lieux grâce à cette technologie. L'ensemble du secteur du suivi des biens et de l'analyse des données de mouvement serait impossible sans l'alimentation sans fil par batterie.
Certains produits, comme les sonnettes vidéo intégrées, ne rencontreraient pas le succès s'ils ne pouvaient pas se connecter sans fil et fonctionner sur batterie.
Utilisation des piles :
Les piles constituent une source d'énergie portable et, à ce titre, elles se sont révélées extrêmement utiles. Au fil des décennies, de nombreux appareils électroniques ont été miniaturisés et consomment de moins en moins d'énergie. Des produits qui nécessitaient autrefois plusieurs piles D relativement volumineuses fonctionnent désormais parfaitement avec des piles AA ou AAA. Certains peuvent même fonctionner pendant de longues périodes avec des piles boutons.
Nombre de ces produits font partie de l'Internet des objets (IoT) : traqueurs d'activité, enceintes connectées, traceurs GPS, systèmes de gestion du trafic, ainsi que les caméras et sonnettes mentionnées précédemment.
Mais les piles finissent par s'épuiser et doivent alors être éliminées : recyclées ou jetées à la poubelle.
Les inconvénients des piles :
Chaque année, environ 5 milliards de piles sèches sont vendues aux États-Unis, selon l'Agence de protection de l'environnement (EPA), chargée de la surveillance des déchets solides et des risques potentiels qu'ils représentent. En Europe, ce chiffre atteint jusqu'à 8 milliards par an, d'après diverses sources. On peut donc en déduire que plusieurs milliards de piles sèches sont jetées chaque année.
Presque tous les types de piles contiennent des matériaux potentiellement toxiques, mais leur recyclage n'est pas toujours simple ni bon marché, ce qui explique le manque d'homogénéité de leur taux de recyclage à l'échelle mondiale. Par exemple, une estimation suggère que seulement la moitié des piles jetées en Europe sont recyclées. Les niveaux actuels de déchets et de pollution sont insoutenables.
Parallèlement, le monde déploie un nombre croissant d'objets connectés. Selon IoT Analytics, 14,4 milliards d'objets connectés ont été déployés en 2022, et l'entreprise prévoit que ce nombre doublera d'ici 2027. Que ce soit dans un contexte domestique ou industriel, la multiplication de ces objets connectés entraîne une augmentation de leurs coûts de remplacement et des efforts nécessaires à leur remplacement. Certaines des applications IoT les plus récentes et les plus ambitieuses proposent d'utiliser de vastes réseaux de capteurs pour contrôler des activités à grande échelle, de l'agriculture à l'automatisation industrielle.
Source : Phys.org
Récupération d'énergie :
Ces objets connectés sont conçus pour être alimentés par batterie, mais il s'avère que beaucoup n'en ont pas besoin. Certains capteurs ne nécessitent que les infimes quantités d'énergie que l'univers fournit gratuitement.
Dans ces cas-là, la récupération d'énergie est une solution intéressante. Le principe est de capter l'énergie d'un phénomène naturel – parfois de plusieurs sources – et de la convertir en électricité.
Par définition, l'énergie solaire et éolienne sont considérées comme de la récupération d'énergie. Toutes deux peuvent atteindre des mégawatts, mais pour les objets connectés situés en périphérie du réseau, les besoins se mesurent en milliwatts, voire en microwatts, ce qui signifie que de nombreux autres phénomènes physiques peuvent être envisagés.
Les
technologies photovoltaïques (PV) constituent indéniablement une option pour les dispositifs IoT à très faible consommation. Les cellules photovoltaïques classiques, identiques à celles utilisées dans les panneaux solaires, restent une solution viable, mais d'autres technologies photovoltaïques sont en cours de développement, notamment certaines basées sur des composés synthétiques imitant la photosynthèse.
Les cellules photovoltaïques modernes présentent une densité de puissance considérablement améliorée et peuvent fonctionner aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur pour recharger des batteries ou des supercondensateurs.
Les générateurs thermoélectriques exploitent de faibles différences de température pour capter des microwatts à partir de pratiquement n'importe quelle source, des machines industrielles au corps humain. Dans certaines applications, l'énergie des vibrations du courant alternatif peut également être récupérée.
Les matériaux piézoélectriques génèrent de l'énergie lorsqu'ils sont déformés. Les applications où le mouvement physique est quasi constant, comme les véhicules automobiles, pourraient tirer profit de cette récupération d'énergie. De nombreux fabricants de premier plan d'interrupteurs pour maisons et bâtiments intelligents intègrent cette récupération d'énergie piézo-cinétique dans leur gamme d'interrupteurs mobiles sans batterie.
Parmi les autres technologies de récupération d'énergie utilisées, on trouve celles développées par des start-ups de haute technologie qui exploitent l'induction électrique et magnétique pour capter des champs électriques relativement importants et alimenter des capteurs et des radios dans des endroits isolés.
Source : Étude des technologies de récupération d'énergie pour les réseaux de capteurs sans fil
Énergie ambiante :
les fabricants d’appareils IoT à très faible consommation qui souhaitent fonctionner sans batteries se tournent vers les technologies de récupération d’énergie, notamment parce qu’il n’existe aucune infrastructure pour alimenter ces appareils.
Et si cela existait ? Et si un système similaire à la recharge sans fil pour smartphones, comme Qi, existait, mais avec une portée de plusieurs mètres au lieu de quelques centimètres ? La disponibilité de minuscules antennes redresseuses (rectennas) a incité certains à explorer la création de systèmes d'alimentation sans fil standardisés.
Plusieurs systèmes sont en cours de développement, reposant généralement sur la transmission de fréquences radio inférieures à 2,4 GHz. Actuellement, les dispositifs les plus proches de la commercialisation sont des applications industrielles pour les machines d'automatisation d'usines, le suivi des équipements d'entrepôt, les étiquettes d'inventaire sans batterie et les étiquettes électroniques de rayon, car ces environnements permettent l'installation de passerelles de transmission d'énergie RF. Imaginez l'avenir de la maison connectée si tous les routeurs et passerelles pour appareils intelligents transmettaient également de l'énergie RF. Le marché pourrait bientôt être inondé de brosses à dents électriques, de porte-clés, de claviers, de casques audio, de souris d'ordinateur et bien plus encore.
À l'avenir,
l'Internet des objets (IoT) ne pourra pas se développer au rythme prévu s'il continue de dépendre des batteries. De nombreux cas d'usage n'exploitent pas encore pleinement son potentiel sans fil : les experts du secteur travaillent sans cesse à l'amélioration des batteries sans fil pour l'IoT grâce à des partenariats, mais la source d'énergie fondamentale doit être repensée.
De plus, face à la multiplication des incitations environnementales mises en place par les entreprises et les gouvernements, la seule voie possible est de repenser la batterie telle que nous la connaissons.
Auteur : Tristan Cool, responsable marketing produit – secteur industriel, Silicon Labs
