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Où la récupération d'énergie peut avoir le plus d'impact

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énergie durable pour les appareils iot
Illustration: © IoT For All

La durée de vie de la batterie sur les appareils de périphérie est l'un des facteurs limitants de la gestion du cycle de vie des appareils IoT. Une solution consiste à récupérer l'énergie de l'environnement autour de l'appareil et à recharger les batteries ou à fournir directement de l'énergie. 

Un problème fondamental est que la technologie de récupération d'énergie ne peut vraiment pas fournir beaucoup d'énergie avec la technologie actuelle. Même le solaire et l'éolien ne sont durables que dans des facteurs de forme prohibitifs et ne sont pas très utilisables lorsqu'ils sont réduits à des tailles d'appareils IoT. Cela signifie, en pratique, que les appareils doivent utiliser de très faibles quantités d'énergie, ce qui a motivé de nombreuses décisions de conception de matériel IoT au cours des dernières années.

Comment récolter de l'énergie

Il y a plusieurs bien établis méthodes de récupération d'énergie, dont certains pourraient être nouveaux pour vous. Les sources d'énergie les plus courantes sont la lumière, la chaleur, les vibrations et la radiofréquence.

Solaire

Le silicium polycristallin ou les cellules solaires à couche mince peuvent convertir les photons en électrons de silicium plus efficacement que les cellules à couche mince. Pensez à une petite calculatrice. L'énergie solaire est mieux utilisée pour le chargement de la batterie, pas pour l'alimentation directe. 

Thermoélectrique

Les moissonneuses-batteuses thermoélectriques collectent la chaleur de l'environnement pour exploiter « l'effet Seebeck » qui génère de l'énergie lorsque deux métaux différents sont placés à proximité l'un de l'autre mais à des températures différentes. La taille du générateur détermine la sortie, et ils sont mieux utilisés, comme on peut s'y attendre, dans des environnements déjà chauds comme les systèmes de chauffage industriels.

Piézoélectrique

Les transducteurs piézoélectriques utilisent les vibrations pour générer de l'électricité, c'est pourquoi ils sont souvent utilisés pour détecter le bruit des roulements de moteur, les vibrations des ailes d'avion et d'autres pièces. La sortie ici est suffisante pour alimenter un appareil ou charger des batteries. 

Radio Fréquence

Certains récepteurs radiofréquence peuvent convertir des signaux RF basse fréquence en une tension de sortie raisonnablement importante. Il peut également être associé à des processeurs, des capteurs et des modules radio basse consommation pour déployer des nœuds périphériques indépendants de l'alimentation et sans batterie.

Cas d'utilisation de la récupération d'énergie

Bien sûr, il existe de nombreux cas d'utilisation de l'IoT pour les capteurs de puissance indépendants à faible consommation et d'autres appareils de périphérie. Ceux-ci incluent la surveillance industrielle, l'automatisation des bâtiments, les réseaux intelligents, l'agriculture et les applications de défense.

Regardons de plus près quelques autres.

Smartwatches

L'une des utilisations les plus prometteuses pour les consommateurs pour la récupération d'énergie piézoélectrique est dans les appareils portables. Des chercheurs de l'Université du Michigan auraient développé un appareil qui récupère l'énergie des battements cardiaques et utilise cette énergie pour faire fonctionner un stimulateur cardiaque ou un défibrillateur implanté, une excellente application pour IoT Healthcare. La conversion des radiofréquences fait également l'objet de recherches dans les appareils portables de soins de santé, principalement pour recharger les batteries des stimulateurs cardiaques et des appareils de neurostimulation électrique transcutanée (TENS). Stations de recharge sans fil pour les patients dans chaque rendez-vous !

Un capteur en phase expérimentale au MIT récolterait des ondes sonores pour alimenter des capteurs d'état biologique sur les personnes. 

HVAC

Les cas de HVAC et de Smart Building sont assez illimités. Les panneaux solaires peuvent vivre en grand sur les toits des bâtiments pour alimenter de nombreux systèmes IoT, les générateurs de vibrations et de mouvement sur les portes et les sols peuvent alimenter des capteurs d'occupation et d'autres dispositifs de suivi des personnes. 

Dans un cas expérimental, Oak Ridge National Laboratories aurait développé un générateur pyroélectrique qui utilise un porte-à-faux bimétallique qui se déplace entre les surfaces chaudes et froides et pourrait refroidir les appareils et systèmes électroniques de toutes sortes tout en générant de l'énergie. 

IIoT

Enfin, le domaine de déploiement de la récupération d'énergie le plus nécessaire et le plus prometteur est celui des boîtiers industriels distants et mobiles. Les fermes intelligentes éloignées, avec des centaines de capteurs répartis sur des milliers d'acres, à des kilomètres de toute source d'alimentation, doivent pouvoir compter sur ces capteurs pour rester alimentés indéfiniment, car elles ne peuvent raisonnablement pas se permettre d'envoyer un flux sans fin de batteries sur le terrain. . 

De même, la chaîne d'approvisionnement mobile est, par définition, en mouvement, et ces capteurs doivent survivre et rester alimentés pendant des mois sur la route de la mine à la raffinerie à l'usine à l'entrepôt aux utilisateurs finaux. Pour résoudre ce problème, certains fabricants utilisent des capteurs piézoélectriques pour exploiter les mouvements, les rails et les camions de l'océan. De même, la recharge solaire est une solution possible. 

Dans tous les cas, plus d'énergie est perdue du système mondial que nous ne pourrions jamais en exploiter. Mais nous pouvons faire mieux. 

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Source : https://www.iotforall.com/where-energy-harvesting-can-have-the-most-impact

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