Comment certains objets connectés « grappillent » de l’énergie ambiante pour être autonomes

Comme les Machines dans Matrix 41
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Crédits : ipopba/iStock
Science
Sébastien Gavois

Si les objets connectés se multiplient, ils deviennent un défi, à plus d'un titre. Notamment à travers leur consommation et leur alimentation électrique. Certains constructeurs développent donc des produits capables de récupérer l’énergie de leur environnement. Des solutions vitales dans certains contextes, comme l'industrie médicale.

Les objets connectés envahissent doucement mais sûrement le monde qui nous entoure : domotique, transports, industrie, agriculture, médecine, armée, aérospatiale… les débouchés sont aussi nombreux que variés.

Dans son Journal, le CNRS reprend à son compte une estimation qui, à défaut d'être une certitude, permet au moins de se faire une vague idée des enjeux que cela représente : « il existe cinquante milliards d’objets connectés dans le monde, pour un marché d’environ cinq cents milliards de dollars ». 

Même le plus économe des réseaux nécessite de l’énergie

Pour ce qui est de la connectivité, on dispose déjà d'une diversité de solutions. Parfois avec une optimisation de la consommation comme dans les protocoles spécifiques à l'IoT tels que Z-Wave et Zigbee, les normes LTE-M et NB-IoT de la 4G, le Bluetooth LTE et les réseaux bas débit comme LoRa et Sigfox.

Mais cela commence à s'étendre à des protocoles plus classiques. Ainsi, la 5G a été pensée afin d'être exploitée dans des réseaux d'objets connectés. Avec le Wi-Fi 6, des avancées ont été faites concernant le nombre d'appareils pouvant être utilisés en simultanée par exemple. Une norme qui, bien qu'elle soit en deçà pour sa consommation, est facile à intégrer pour les clients et à mettre en œuvre. Elle reste donc encore largement utilisée dans ses version actuelles (Wi-Fi 4/5).

Mais la gourmandise énergétique des objets connectés n'est pas toujours perçue comme un défi par l'utilisateur. Notamment pour ceux qui alimentés par le secteur ou cet aspect est moins visible. Pourtant, leur multiplication au sein d'un foyer n'est pas anodine. Si vous en avez une dizaine qui consomme constamment cinq watts, la facture peut être lourde à la fin de l'année (66 euros à 0,15 euro du kWh).  Limiter leur consommation reste donc un enjeu.

Surtout que la réduction de leur empreinte énergétique participe celle du foyer. De manière faible par rapport à d'autres appareils (cuisson, lavage, vieilles ampoules, NAS/PC, etc.), mais tout de même. Pour ceux qui veulent favoriser leur autonomie énergétique, par exemple en autoconsommation via des énergies renouvelables, c'est important.

Mais il y a des cas où la consommation d'un objet connecté est plus directement critique : ceux qui sont déconnectés du réseau électrique, et doivent être parfaitement autonomes sur de longues durées. Si vous avez une dizaine de têtes thermostatiques sur votre système de chauffage, ou de capteurs divers au sein de votre maison, vous imaginez devoir en changer les piles/batteries toutes les semaines ? Et l'impact de tout cela d'un point de vue environnemental ?

Une problématique décuplée dans de gros bâtiments ou à l'échelle industrielle. L'une des solutions disponibles est alors de « grappiller » de l’énergie dans l’environnement de l'objet. On parle aussi d'« energy harvesting ».

Exploiter l'environnement de l'objet pour l'alimenter

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