Selon les chercheurs, pour alimenter les capteurs de l'Internet des objets, il serait possible de capter, détourner et convertir en électricité les champs magnétiques ambiants parasites, naturellement créés par la consommation d'électricité. « Nous pourrions faire, avec les champs magnétiques, ce que nous faisons avec la lumière du soleil, et récupérer cette autre source d'énergie gratuite », a déclaré Shashank Priya, professeur de science et d'ingénierie des matériaux et vice-président associé à la recherche de Penn State, dans une déclaration publiée sur le site web de l’Université d’État de Pennsylvanie.

« Cette énergie est omniprésente dans nos maisons, nos bureaux, nos espaces de travail et nos voitures et nous avons la possibilité de récupérer ce bruit de fond et de le convertir en électricité utilisable ». L'électricité produit de minuscules champs magnétiques autour des câbles électriques, des ordinateurs et de l'éclairage que l'on trouve dans les usines, les maisons et les bureaux. Les universitaires pensent que cette énergie, si elle est exploitée, pourrait alimenter les capteurs et les mini systèmes radios qui servent à envoyer des données. L’Université d’État de Pennsylvanie travaille sur la conception de récepteurs de puissance ambiante pour l’IoT.

Science des matériaux

Le groupe de chercheurs de Penn State commence à obtenir des résultats et teste des dispositifs expérimentaux épais et long d’environ 4 cm. Selon les chercheurs, le fait de placer le dispositif de capture autour ou sur des appareils courants permet de produire de l'électricité. L'essentiel est de placer l'appareil là où le champ magnétique est le plus fort. Au cours d'une de leurs expériences, les chercheurs ont réussi à produire suffisamment d'énergie pour alimenter une rangée lumineuse de 180 LED avec un dispositif placé à environ 10 cm d'un appareil de chauffage. À 20 cm, l'appareil produit encore suffisamment d'électricité pour faire fonctionner une horloge. « Ces résultats constituent des avancées significatives en vue de fournir une alimentation durable pour les capteurs intégrés et les systèmes de communication sans fil », a déclaré Min Gyu Kang, chargé de recherche à Penn State et co-auteur principal de l'étude.

Électricité et magnétisme ont toujours été associés. Le magnétisme est créé par une charge électrique en mouvement. C'est pourquoi tous les fils électriques dans lesquels se déplacent de l’électricité émettent une onde magnétique de faible niveau. Les chercheurs convertissent le champ magnétique résultant du déplacement de l’électricité en courant électrique distinct. Et cela grâce à la combinaison de deux matériaux dont les propriétés ont été mises en évidence par la science des matériaux. L’un est dit magnétostricteur : il convertit le champ magnétique en vibrations. Et l’autre est dit piézoélectrique : il capte les vibrations et traduit cette énergie en électricité.

Alimenter les capteurs

Produire de l'énergie utilisable à partir de champs magnétiques parasites n'est qu'une des solutions possibles pour alimenter l’IoT. Il est important de savoir comment produire de l'énergie pour les millions, voire les milliards, de capteurs environnementaux, industriels et autres qui devraient être mis en service quand le boom de l’IoT aura lieu. Les batteries ont des limites : elles doivent être soit remplacées, soit rechargées. L'humidité ambiante offre une autre option. Les scientifiques affirment ainsi qu’avec la bioélectronique, on peut capter un demi-volt de l'air ambiant. C'est suffisant pour faire fonctionner des capteurs rudimentaires. La chaleur perdue offre une autre source d’énergie possible : les chercheurs essayent notamment de convertir la chaleur excédentaire, comme celle émise par les datacenters, en lumière, puis de transformer cette lumière en électricité.

D’autres approches sont envisagées, notamment une réduction pure et simple de la consommation d'énergie en utilisant des puces plus efficaces sur le plan énergétique ou un matériel de communication sans fil simplifié. D'autres techniques parasites sont en cours d'expérimentation. Elles consistent notamment à transformer le bruit des connexions sans fil existantes comme support de transmission des données. Cette solution est efficace parce qu'il n'est pas nécessaire de produire autant d'énergie pour les émetteurs-récepteurs radio, et le support existe déjà. Les travaux des chercheurs de Penn State ont également mis en avant des avantages moins évidents. « Dans les bâtiments, on sait que si l'on automatise beaucoup de fonctions, on peut améliorer l'efficacité énergétique de manière très significative », a déclaré Shashank Priya. « Aux États-Unis, les bâtiments comptent parmi les plus gros consommateurs d'électricité. Ainsi, une baisse de quelques pourcents de la consommation d'énergie pourrait se traduire par plusieurs mégawatts d'économies. Ce sont les capteurs qui permettront d'automatiser ces contrôles, et cette technologie offre une solution très réaliste pour alimenter ces capteurs ».