Une autre source d'énergie pour le sans fil
La récupération de l'énergie des vibrations (VEH) avec des systèmes micro-électromécaniques (MEMS) permet d'alimenter des dispositifs électroniques sans fil, sans maintenance et à longue autonomie, comme des capteurs autonomes. Cependant, les vibrations peuvent être limitées à une étroite bande de fréquence, et les systèmes de récupération de l'énergie pourraient ne pas extraire assez d'énergie de ces fréquences. Le projet NEHSTECH («Nonlinear energy harvesting solutions for micro- and nano-technologies»), financé par l'UE, a cherché à dépasser ces limitations en appliquant une approche innovante. Pour élargir la bande passante des microsystèmes de récupération de l'énergie, les scientifiques ont utilisé des butoirs élastiques, des ressorts non-linéaires et des oscillateurs mécaniques bistables. Les convertisseurs piézoélectriques ou électromagnétiques sont encore trop gros, aussi le projet s'est intéressé à des systèmes électrostatiques, qui conviennent mieux à l'échelle des MEMS. Les travaux ont conduit à un prototype de récupération de l'énergie des vibrations pour MEMS, réalisé sur silicium, avec des peignes électrostatiques fermant les intervalles. La bi-stabilité de la masse en silicium est contrôlée par une tension de polarisation qui adoucit la rigidité effective des suspensions mécaniques. Les butoirs élastiques servent à maintenir l'énergie cinétique, et augmentent la vélocité de la masse mobile et de la micro-bille durant les collisions. Les scientifiques ont mesuré les densités spectrales de puissance mécanique et électrique, pour plusieurs charges résistives et sous diverses vibrations réalistes (bruit aléatoire, sinusoïde, impulsions, etc.). À très basses fréquences, le récupérateur MEMS a démontré un facteur de gain de 5 par rapport aux autres MEMS générateurs linéaires avec une seule masse. Par sa capacité à fonctionner à très basses fréquences, ce récupérateur MEMS convient à des utilisations importantes. Citons ainsi l'alimentation de pacemakers à partir des mouvements du corps, ou des nœuds de capteurs sans fil, autosuffisants, pour la surveillance des ponts. Le premier prototype du projet n'a pas été totalement optimisé, et il faut encore travailler à améliorer son rendement énergétique.
Mots‑clés
Récupération d'énergie, densité de puissance, batteries, récupération de l'énergie des vibrations, système micro-électromécanique, électronique sans fil, bande passante, récupérateur de vibration électrostatique, performance énergétique
