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C’est quoi la récupération d’énergie ou energy harvesting

2019-11-07

La récupération d’énergie ou energy harvesting, consiste à récolter de l’énergie ambiante (énergie photonique ex lumière solaire, mécanique ex mouvements ou vibrations, thermoélectrique ex différence de température entre deux corps ou 2 milieux, énergie électromagnétique ex les ondes electromagnétiques) pour alimenter des dispositifs électroniques, généralement dans le but de les rendre autonome en énergie.

Pour ce faire, il est important de maîtriser la question sous tous ces aspects :

(1) Les traducteurs, dispositifs transformant un type énergie en une autre forme d’énergie, ici en l’occurrence en énergie électrique, et dont le rendement de conversion sera un élément très important. Par exemple un panneau photovoltaïque avec un rendement de 15%, perdra 85% de l’énergie absorbée de l’ensoleillement ou de la lumière à la quelle il est exposé. Donc si elle est utilisée dans un projet de récupération d’énergie photovoltaïque, à exposition donnée, la puissance qu’elle va restituera ne pourra excéder cette limite physique. 

(2) La gestion de puissance ou power management, qui consiste à la régulation de la puissance reçue du transducteur (l’amont) et restituée à la charge (l’aval). L’objectif de faire en sorte que l’aval ne soit pas tributaire des variations de l’amont.

(3) Le stockage d’énergie, qui consiste, lorsque c’est nécessaire à constituer un réservoir d’énergie assurant une certaine autonomie, si l’énergie qui alimente le transducteur était absente. Bien que certaines applications électroniques n’en n’aient pas besoin, toutes les applications électroniques avec du energy harvesting combinée à une notion d’autonomie ont besoin de stockage d’énergie. Ainsi la conception d’un système de récupération suppose donc de savoir déterminer selon le type d’application quel est la nature de l’unité de stockage d’énergie idéale entre une batterie, un condensateur, une batterie et un condensateur en parallèle.

(4) Le profil d’usage, qui consiste à dimensionner les briques (1), (2) et (3) en fonction du profil de besoin en énergie de l’application, avec comme défi la récupération d’une énergie suffisante pendant les phases d’inactivité de l’application pour en assurer l’énergie nécessaire en phase de fonctionnement. En d’autres termes une compensation parfaite. Ce point (4) est aussi important que les 3 premiers puisqu’il va fortement influer sur les choix de composants électroniques (capteurs, microcontrôleurs), de protocole de communication (Enocean, LPWA, DUST, …), des modes de veille, particulièrement pour les objets connectés.

Mohamed FALL, Docteur en électronique

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