Des solutions avancées de récupération d’énergie pour résoudre les problèmes liés aux batteries de l’IdO
La quatrième révolution industrielle (4RI) s’appuie sur l’internet des objets, connectant des milliards de dispositifs par le biais des réseaux mobiles avec une puissance de traitement et une capacité de stockage sans précédent et un accès instantané à l’information. La 4RI est en train de remodeler l’ensemble des industries, contraignant les entreprises à réorganiser et à optimiser leurs opérations en s’appuyant sur des technologies de pointe telles que l’intelligence artificielle, la communication sans fil et l’informatique quantique.
Principales contraintes: efficacité énergétique et autonomie
L’intégration de ces technologies dans la vie quotidienne pose toutefois divers problèmes. La demande de solutions énergétiques fiables pour alimenter ces systèmes constitue un obstacle de taille. Diverses applications telles que la surveillance médicale et environnementale, l’automatisation industrielle, les réseaux de capteurs sans fil, les transports intelligents et la surveillance des infrastructures reposent toujours plus sur des dispositifs miniaturisés à ultra faible consommation d’énergie. Les dispositifs de ce type placent la barre très haut en terme d’efficacité énergétique et d’autonomie. Les batteries conventionnelles peinent souvent à répondre à ces exigences, en particulier pour les dispositifs qui requièrent une indépendance énergétique prolongée. Cela a engendré un besoin pressant de solutions énergétiques innovantes, la récupération d’énergie apparaissant comme une alternative prometteuse.
Des solutions avancées pour répondre aux enjeux énergétiques
Le projet NANO-EH, financé par l’UE, a développé une plateforme de récupération d’énergie multi-source en exploitant des nanomatériaux intelligents et des nanostructures innovantes. Le projet a transformé des recherches de pointe en solutions d’ingénierie, permettant des processus de fabrication efficaces et évolutifs. NANO-EH s’est appuyé sur quatre classes de nanomatériaux intelligents sans plomb ni terres rares. Le projet a également démontré le potentiel de recyclage de ces matériaux au niveau des modules. «La preuve de concept de dispositifs de récupération d’énergie ambiante sans fil utilisant des ferroélectriques d’oxyde nanométriques qui fonctionnent sur une large gamme de fréquences de communication sans fil couramment utilisées constitue une réalisation notable», confie Mircea Gabriel Modreanu, coordinateur du projet. Il s’agit des gammes de fréquences de 2,45 GHz, 24-27 GHz et 60 GHz. Les chercheurs ont également exploité l’effet pyroélectrique, une propriété qui permet à certains matériaux de générer une charge électrique en réponse à des changements de température, pour récupérer de l’énergie, permettant à ces mêmes matériaux de stocker l’énergie récupérée dans des supercondensateurs. Cela signifie que ces matériaux peuvent combiner la récupération et le stockage de l’énergie dans un système homogène.
Des systèmes de récupération adaptatifs et multi-sources
Le projet a également élargi les capacités de sa plateforme technologique en intégrant diverses solutions énergétiques telles que des cellules solaires sphériques, des cellules solaires bon marché à base de MoO3, des capteurs piézoélectriques et des cellules solaires électrochimiques vertes à haute performance. La capacité d’adaptation aux conditions ambiantes du système de NANO-EH garantit une utilisation efficace et durable de l’énergie. «Nous avons proposé une approche révolutionnaire de la récupération d’énergie à la demande, qui permet de sélectionner la source d’énergie la plus appropriée, ou une combinaison de sources, en fonction de ce qui est disponible dans l’environnement», explique Mircea Gabriel Modreanu.
Une solution énergétique durable pour l’IdO
La demande de dispositifs sans batterie et à très faible consommation d’énergie explose dans de nombreux domaines. Le projet NANO-EH contribue à répondre à la fragmentation du paysage dans le marché de la fourniture d’énergie pour l’IdO en proposant une plateforme compatible avec les technologies planaires au silicium, ce qui garantit son intégration avec les systèmes existants. Mircea Gabriel Modreanu conclut sur l’impact qu’aura NANO-EH: «Avec 35 milliards de dispositifs IdO qui devraient être déployés d’ici à 2035, le besoin de modules d’approvisionnement en énergie fiables et durables va croître de manière exponentielle. La plateforme technologique peu coûteuse et facile à déployer de NANO-EH ouvre la voie à des solutions énergétiques innovantes qui soutiennent cette rapide expansion».
Mots‑clés
NANO-EH, récolte d’énergie, IdO, internet des objets, nanomatériaux intelligents, quatrième révolution industrielle, supercondensateurs
