Les appareils portables de faible puissance pourraient bientôt se passer de batteries et fonctionner avec l'énergie produite par la chaleur du corps, le mouvement ou l'énergie ambiante. Lors de la conférence Hot Chips qui se tenait à Cupertino ce week-end, les chercheurs ont rappelé que si la taille des appareils électroniques grand public tendait à diminuer, ce n'était pas le cas des batteries conventionnelles. Ils estiment qu'il est temps d'introduire de nouvelles solutions de récupération de l'énergie pour offrir à ces appareils une plus grande autonomie.

Selon Yogesh Ramadass, ingénieur principal chez Texas Instruments, qui s'exprimait lors de la conférence, il est possible d'utiliser l'énergie produite par la chaleur du corps humain, le mouvement et la lumière ambiante pour alimenter des implants médicaux, des capteurs de surveillance et des patchs médicaux jetables. Ces technologies n'en sont encore qu'à leurs débuts, mais la performance des puces et l'efficacité énergétique de certains dispositifs portables fait qu'il est désormais possible d'envisager « de remplacer la batterie de ces appareils par des systèmes de récupération de l'énergie ambiante », a déclaré l'ingénieur. Mais l'énergie générée par le corps humain et l'environnement étant de l'ordre de quelques microwatts, elle est insuffisante pour fournir les milliwatts nécessaires pour alimenter des smartwatches ou des capteurs d'appareils de fitness, a précisé Yogesh Ramadass.

Des dispositifs autoalimentés dans l'Internet des objets

Dans une interview donnée en marge de la conférence, Yogesh Ramadass a précisé que ces technologies ne s'appliqueraient pas « à des appareils portables du genre FitBit, smartwatches et autres ». En effet, les smartwatches sont dotées d'écrans et de logiciels qui consomment trop d'énergie, mais les solutions de récupération d'énergie pourraient convenir pour des appareils portables qui collectent et transmettent des bits de données à intervalles spécifiques. « Ces dispositifs auto-alimentés pourraient jouer un rôle important dans l'Internet des Objets », a déclaré Massimo Alioto, professeur agrégé à la National University de Singapour. Dans l'année à venir, des milliards de dispositifs seront connectés à Internet et fourniront des informations en temps réel. « Les instruments de collecte de données actuels sont conçus en fonction de la taille des batteries, et les périphériques auto-alimentés pourraient résoudre certains problèmes d'autonomie et de taille », a ajouté le professeur.

Ainsi, les chercheurs pensent que les technologies de récupération de l'énergie sont tout à fait pertinentes pour les détecteurs de fumée, les alarmes, les compteurs intelligents et même les télécommandes. Gartner estime que d'ici 2020, 26 milliards d'appareils de ce type seront connectés à Internet. « On trouvera des capteurs aussi bien sur les appareils portables, dans les équipements industriels et les compteurs d'énergie que dans les systèmes de télématique, les appareils ménagers et autres appareils connectés », a indiqué le cabinet d'études. Quant au cabinet PricewaterhouseCoopers, il prédit que l'Internet des Objets générera des milliards de dollars d'ici 2020. « L'efficacité énergétique des circuits a un impact sur la taille, le poids et la durée de fonctionnement des dispositifs portables auto-alimentés », a encore déclaré Yogesh Ramadass. « Généralement, en intérieur ou en mode portable, les niveaux sont de l'ordre de quelques dizaines de microwatts, mais dans un contexte industriel ou en extérieur, à la lumière du soleil, ils peuvent atteindre quelques milliwatts par centimètre carré ou par centimètre cube... en fonction de la solution de récupération », a précisé l'ingénieur de Texas Instruments.

Produire de l'énergie à partir de cellules thermoélectriques

L'énergie solaire, déjà utilisée dans les calculatrices et autres appareils, n'est qu'une des techniques possibles de récupération de l'énergie, mais celle-ci pourrait très bien être utilisée dans les instruments de collecte de données qui transmettent des informations sans fil. La quantité moyenne d'énergie générée par l'éclairage intérieur peut atteindre quelques dizaines de microwatts, mais la lumière du soleil peut permettre de produire plusieurs milliwatts. « Les recherches se poursuivent pour améliorer l'efficacité de ces systèmes de production », a encore déclaré Yogesh Ramadass.

Les appareils portables, comme les capteurs médicaux, pourraient aussi produire de l'énergie à partir de cellules thermoélectriques qui récupèrent l'énergie émise par la chaleur ambiante. Les cellules thermoélectriques peuvent capter la chaleur du corps et la transférer à des électrons, et déclencher un processus de production d'énergie. « Les cellules peuvent générer 30 à 40 microwatts, soit à peu près autant que des cellules solaires. Et lorsqu'elles sont organisées en séries, elles peuvent générer encore plus d'énergie », a précisé l'ingénieur de TI. « Il faut imaginer une sorte de système portable doté d'un dispositif thermoélectrique. Grâce à la différence de température entre le corps humain et la chaleur ambiante, il est possible de produire l'énergie nécessaire pour alimenter le système », a déclaré Yogesh Ramadass.