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3. Diversifier les sources d'énergie

MATHIEU BRISOU ET MURIEL DE VERICOURT mbrisou@industrie-technologies.com

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C'est l'étape ultime sur la voie du zéro watt ! Qu'ils récupèrent l'énergie thermique, lumineuse ou mécanique de leur environnement ou qu'ils génèrent eux-mêmes du courant, les dispositifs autonomes sont la dernière botte explorée par les fabricants de composants électroniques désireux d'aider leurs clients à améliorer le bilan énergétique de leurs produits.

Des appareils qui n'ont pas à être rechargés : vous en avez rêvé. Les industriels de l'électronique y travaillent. Ne nécessitant pas de connexion au réseau électrique, ils feraient l'économie des pertes de conversion de courant liées aux adaptateurs secteur. Et diminueraient drastiquement la consommation énergétique, tout en bénéficiant d'une durée de vie allongée.

« Notre objectif ? Fournir des solutions d'énergie perpétuelle pour des applications allant de l'implant médical à des cartes de crédits dites actives, dotées d'un écran et d'un clavier, en passant par des capteurs autonomes dont des microcontrôleurs ou des systèmes radios », détaille Igor Bimbaud, qui dirige l'unité « nouvelles sources d'énergie » de STMicroelectronics, une équipe de quinze chercheurs basés à Tours (Indre-et-Loire).

Valoriser un écart de température ou une vibration

L'industriel planche à la fois sur des batteries lithium-ion solides et épaisses de quelques centaines de micromètres à peine et sur des dispositifs exploitant l'effet « Seedbeck ». À savoir l'apparition d'un différentiel électrique à la jonction de deux matériaux soumis à une différence de température. Certes, les puissances générées ne sont que de l'ordre de 100 microwatts, trois mille fois moins que la consommation habituelle d'un appareil électroménager en mode veille. « Mais en travaillant sur la diminution de consommation des composants, nous parvenons à alimenter complètement un microsystème avec cette source d'énergie », se félicite Igor Bimbaud. « En parallèle, le rendement de ces technologies de récupération progresse, notamment grâce à la miniaturisation, qui augmente la quantité d'énergie collectée par unité de surface ». Une approche d'autant plus prometteuse qu'elle peut reposer sur des matériaux bien connus, comme le prouve le thermo-générateur en silicium de la société Micropelt. Celui-ci produit une tension de 2 volts et 4 milliwatts pour une température de 20 degrés Celsius.

Autre énergie disponible : celle des mouvements. On peut notamment transformer les vibrations en courant par des systèmes magnétoélectriques, via un aimant se déplaçant au sein d'une bobine. La société Perpetuum propose des dispositifs de ce type. Quant au module Eco 200 de la société EnOcean, il peut alimenter un module de transmission sans fil en captant des déplacements linéaires. L'autre façon de valoriser les vibrations passe par le recours à des matériaux, dits piézoélectriques, qui produisent du courant sous l'effet d'une déformation mécanique. « Mais toute la difficulté est de trouver un mouvement dont la fréquence génère suffisamment d'énergie et qui permette de produire en continu », note Fréderic Gaillard, responsable des recherches sur le sujet au laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles (Liten) du CEA. « À l'inverse, l'énergie photovoltaïque solaire ou issue de l'éclairage que nous nous attachons à récupérer et à stocker est toujours disponible. ». Autre microsource d'énergie renouvelable : l'éolien. De miniturbines valorisent les courants d'air, par exemple au sein de conduites d'aération ou de cheminées. On peut aussi convertir en courant les vibrations d'une corde sous l'effet des déplacements d'air, comme le fait la société Humdinger, qui indique obtenir 0,2 mW pour un courant d'air de 3,5 m/s et 5 mW pour une vitesse de 7,5 m/s. Autant de pistes qui devraient contribuer à affranchir tout à fait les appareils électroniques de leur dépendance à l'énergie électrique.

MICROGISEMENT

Pour exploiter les puissances de quelques dizaines de microwatts générées en récupérant l'énergie ambiante, les industriels de l'électronique repensent les composants.

L'antenne zéro watt

Une antenne de réception TNT sans circuit d'amplification : la technologie proposée par la société Antengrin, installée à Ivry-sur-Seine (Val-de-Marne), a nécessité trois ans de travail et une avalanche de prototypes successifs. Élaborée par Kham Bounpraseuth, électronicien de formation et antenniste, elle amplifie pourtant le signal à hauteur de 7 dBi. Selon son concepteur, elle s'assimile à une antenne râteau dont le dipôle aurait été replié et doté d'un déflecteur. Résolument écologique, elle utilise un boîtier compact à base de fibre de bois. Antengrin développe actuellement un modèle doté d'un amplificateur. Mais plutôt que d'en passer par un bloc secteur, elle disposera d'une alimentation solaire pour fournir l'énergie nécessaire au circuit.

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