Récupération d'énergie
La récupération d'énergie — en anglais energy harvesting — désigne l'obtention de petites quantités de courant à partir de l'environnement immédiat. Non pas depuis une centrale, non pas depuis une batterie, mais à partir de ce qui est là de toute façon : la lumière, la chaleur, le mouvement, les ondes radio.
La neutrinovoltaïque appartient à cette famille. Qui veut la situer devrait connaître les autres membres.
L'idée qui est derrière
Dans la technique énergétique classique, il s'agit de quantité : une centrale doit fournir le plus possible. Dans la récupération d'énergie, il s'agit d'autre chose — de l'indépendance.
Un capteur qui a besoin d'un milliwatt n'est pas un problème d'énergie. C'est un problème de maintenance. Une batterie tient quelques années, puis il faut que quelqu'un se déplace. Pour dix capteurs, c'est une tâche ; pour dix mille, c'est un modèle économique qui ne fonctionne pas.
C'est pourquoi, dans ce domaine, on ne mesure pas en kilowatts, mais en microwatts par centimètre carré — et la question décisive n'est pas « combien ? », mais « combien de temps sans intervention ? ».
Les sources établies
| Source | Principe | Ordre de grandeur |
|---|---|---|
| Lumière en extérieur | Photovoltaïque | quelques milliwatts par cm² |
| Lumière en intérieur | Photovoltaïque | 10 à 100 microwatts par cm² |
| Gradient thermique | Thermoélectricité | environ 100 microwatts par cm² pour 5 K d'écart |
| Vibration | Piézoélectricité | quelques centaines de microwatts par cm³ |
| Ondes radio | Antenne redresseuse | fractions de microwatt par cm² |
| Désintégration bêta | Bêtavoltaïque | des microwatts, mais pendant des décennies |
L'amplitude sur cinq ordres de grandeur est le véritable constat. Il n'existe pas une énergie ambiante, mais des canaux très inégalement productifs — et chacun a sa condition. Le photovoltaïque a besoin de lumière, la thermoélectricité d'un gradient, la piézoélectricité de mouvement.
Pourquoi le stockage en fait partie
Presque aucune source ne fournit de façon régulière. C'est pourquoi un système de récupération d'énergie se compose presque toujours de trois parties : le convertisseur, un circuit de conditionnement et un stockage.
Le stockage est souvent un supercondensateur plutôt qu'une batterie — il supporte des centaines de milliers de cycles de charge et ne vieillit guère.
S'y ajoute un artifice venu de l'électronique : le rapport cyclique. Un capteur ne mesure pas en permanence, il dort et se réveille toutes les quelques minutes pour quelques millisecondes. Ainsi suffit une source qui se situe en moyenne bien au-dessous de ce que l'appareil consomme en fonctionnement.
Où cela fonctionne aujourd'hui
La récupération d'énergie n'est pas une technique d'avenir, mais le quotidien. Les interrupteurs radio pour l'éclairage se passent de batterie et tirent leur énergie de la pression du doigt. Les capteurs de pression des pneus utilisent la vibration. Les étiquettes RFID vivent de l'énergie du lecteur. Les montres-bracelets se rechargent depuis des décennies grâce au mouvement du poignet.
Dans tous ces cas vaut le même schéma : l'énergie est faible, mais l'alternative — envoyer quelqu'un sur place — est plus coûteuse.
L'ambition de la neutrinovoltaïque
L'approche du Neutrino® Energy Group se distingue sur deux points de tout ce qui vient d'être nommé.
Dans la source. Au lieu d'un canal unique, le groupe nomme un faisceau : neutrinos, muons cosmiques, fluctuations électromagnétiques et mouvements thermiques. L'attrait tient à ce que ces flux sont présents partout — dans l'obscurité, sous terre, à l'intérieur d'un appareil.
Dans l'ordre de grandeur. Pour le Neutrino Power Cube, le groupe avance 5 à 6 kilowatts et qualifie ces valeurs d'objectifs de conception en cours de développement. Cela se situe de nombreux ordres de grandeur au-dessus de tout ce qui est jusqu'ici usuel dans la récupération d'énergie.
C'est précisément en cela que consiste le défi du projet — et c'est précisément pourquoi le situer dans ce domaine est utile : cela rend visible ce à quoi le succès devra plus tard se mesurer.
Termes apparentés
- Thermoélectricité — du courant à partir d'un gradient thermique
- Bêtavoltaïque — du courant à partir de la désintégration bêta
- Le photovoltaïque en comparaison
- Effet de cliquet — rectification du mouvement thermique
- Neutrino Power Cube
Sources
- Neutrino® Energy Group : Energy Harvesting, neutrino-energy.com/technology/energy-harvesting/.