La récupération d’énergie trouve une nouvelle source : les ondes RF
La récupération d’énergie à partir d’ondes radiofréquences est étudiée par des scientifiques de l’Université de Floride du Sud, en utilisant des métamatériaux conçus pour capturer des ondes RF de faible intensité similaires en intensité à celles émises par les tours de téléphonie cellulaire.
La récupération d’énergie suscite beaucoup d’attention alors que de nouvelles méthodes sont recherchées pour exploiter l’électricité. Une technologie implique une source de plus en plus familière : les ondes radiofréquences.
Des chercheurs de l’Université de Floride du Sud tentent d’extraire l’énergie des ondes radiofréquences à l’aide de matériaux composites synthétiques appelés métamatériaux, des matériaux dont les structures présentent des propriétés que l’on ne trouve généralement pas dans les matériaux naturels et conçues pour atteindre des niveaux de performance plus élevés. Les métamatériaux ont fait l’objet de nombreux efforts de recherche, y compris la résolution d’équations.
L’antenne à base de métamatériaux développée au Université de Floride du Sud scan tire potentiellement 100 microwatts de puissance des ondes radio, avec une intensité d’onde radio de seulement 0,4 microwatts par centimètre carré. Le niveau d’intensité est approximativement la même intensité que les ondes radio à 100 mètres d’une tour de téléphonie cellulaire, selon les chercheurs.
« En éliminant les connexions filaires et les batteries, ces antennes pourraient aider à réduire les coûts, à améliorer la fiabilité et à rendre certains systèmes électriques plus efficaces », a déclaré le chef de l’équipe de recherche Jiangfeng Zhou. « Cela serait utile pour alimenter des capteurs domestiques intelligents tels que ceux utilisés pour la température, l’éclairage et le mouvement ou des capteurs utilisés pour surveiller la structure des bâtiments ou des ponts, où le remplacement d’une batterie peut être difficile ou impossible. »
Le concept d’utilisation de métamatériaux pour exploiter l’énergie n’est pas nouveau. Par exemple, des chercheurs de l’Université de Nottingham en Angleterre ont démontré plusieurs antennes métamatérielles fonctionnant à des fréquences aussi élevées que 5,8 GHz, selon un article publié en 2019. Zhou a déclaré à Design News que l’obstacle avait tiré suffisamment d’énergie du métamatériau sans avoir à recourir à des niveaux plus élevés d’intensité des ondes radio, ce qui n’est pas toujours réalisable à partir d’une tour cellulaire conventionnelle.
Meilleure absorption des ondes radio
Zhou et d’autres chercheurs ont rapporté que le métamatériau comprenant l’antenne permet à une tension plus élevée de circuler à travers la diode de l’appareil. Cela permet à son tour à l’antenne de présenter des niveaux d’absorption des ondes radio qui sont conçus pour fonctionner efficacement avec les niveaux d’intensité des ondes radio typiques d’une tour cellulaire.
Les scientifiques ont testé leur antenne à base de métamatériaux dans une chambre anéchoïque. L’onde radio était émise par une antenne cornet reçue par l’antenne métasurface montée dans un cadre en bois.
Des chercheurs de l’Université de Floride du Sud ont testé leur antenne à base de métamatériaux dans une chambre anéchoïque, envoyant l’onde radio de l’antenne cornet sur la gauche. Le signal est reçu par l’antenne métasurface montée sur le cadre en bois à droite.
Les chercheurs devront réduire la taille de l’antenne en métamatériau pour la rendre pratique à utiliser. Zhou a déclaré que la taille actuelle de 15 cm au carré de l’antenne est plus grande que la taille des appareils qui pourraient potentiellement être alimentés. Mais le rétrécissement de l’antenne pose des défis supplémentaires.
« Diminuer la taille de l’antenne réduira la quantité d’énergie récoltée », a déclaré Zhou. Vous voulez augmenter la surface effective de l’antenne qui peut être utilisée pour puiser l’énergie des ondes radio.
Les chercheurs aimeraient adopter la technologie permettant à une source d’ondes radio d’alimenter ou de charger des appareils dans une pièce. Ils espèrent également pouvoir concevoir une antenne capable de collecter simultanément l’énergie de plusieurs types d’ondes radio, permettant ainsi de récolter plus d’énergie.
Spencer Chin est rédacteur en chef chez Design News.
