Les bâtiments intelligents se montrent encore plus intelligents grâce aux capteurs de récupération d’énergie
Les bâtiments représentent environ 40 % de l’énergie consommée dans l’UE. Les installations endommagées, défectueuses ou inefficaces gaspillent des ressources, avec des pertes importantes si les défaillances passent inaperçues pendant une longue période. Cela peut être limité grâce à des systèmes de surveillance intelligents utilisant des capteurs qui mesurent la consommation d’énergie, l’humidité ainsi que d’autres aspects de l’environnement interne des bâtiments. Toutefois, les capteurs sont généralement alimentés par des batteries à durée de vie limitée et qui constituent une source de pollution quand elles sont mises au rebut. Le projet RePower, financé par l’UE, vient de mettre au point un système breveté qui permet aux capteurs de récolter de minuscules quantités d’énergie à partir des câbles d’un bâtiment afin de fonctionner, éliminant ainsi le besoin d’avoir recours à des batteries. «Si les bâtiments ne tombent pas en panne et que nous pouvons continuer à les utiliser plus longtemps de manière productive, c’est bon pour notre environnement et notre économie», déclare le Dr Bo Eskerod Madsen, PDG de la société danoise ReMoni(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) qui a dirigé le projet. Les dispositifs RePower de récupération d’énergie, qui contiennent des capteurs, une antenne ainsi que des microprocesseurs, sont fixés aux câbles et aux tuyaux existants. «La plupart des câbles comportent des conducteurs et le dispositif récolte en permanence l’énergie provenant de la tension à laquelle ils sont soumis», explique le Dr Madsen. «Ils ne récoltent pas le courant électrique car il y a des moments où il n’y a pas de courant alors qu’il existe un besoin permanent de procéder à une surveillance par le biais des capteurs. La quantité d’énergie que l’on peut tirer d’un câble est extrêmement faible et doit suffire à faire fonctionner l’électronique de commande du récupérateur d’énergie et des capteurs», ajoute-t-il. Une fois installé, le système bidirectionnel envoie les données des capteurs dans le cloud par le biais d’une connexion sans fil et le cloud contrôle à son tour les capteurs. Le système analyse les données et émet des alertes si quelque chose doit être ajusté ou corrigé. «Ils communiquent entre eux pour améliorer le fonctionnement du bâtiment dans le cadre de l’Internet des objets», explique le Dr Madsen. Très peu d’énergie Le principal défi auquel le projet a été confronté était d’ordre technique. «Il a fallu beaucoup d’optimisations au niveau des instruments. Si vous utilisez des composants électroniques standard, vous consommez tout simplement plus d’énergie que ce que le collecteur peut réellement fournir», explique le Dr Madsen. Au cours du projet, la consommation énergétique des appareils a été réduite de 10 microampères (millionièmes d’ampère) à environ 40 nanoampères (milliardièmes d’ampère). «Nous avons donc à peu près amélioré la consommation des circuits internes d’un facteur 250, ce qui était difficile à réaliser», ajoute-t-il. «Le fait de parvenir à faire fonctionner l’électronique avec si peu d’énergie signifie que nous sommes vraiment à la pointe de la technologie. Le système doit ensuite se montrer robuste et stable dans différentes configurations», explique-t-il, ajoutant que le prototype a nécessité beaucoup d’essais en laboratoire sur de nombreux types de câbles et d’installations à différentes fréquences et tensions. Un système intelligent Chaque dispositif RePower de 15 cm – la taille est imposée par la technologie d’antenne actuelle – contient un certain nombre de capteurs différents. L’antenne garantit son fonctionnement dans des bâtiments comportant de nombreux murs en béton et des zones à faible couverture sans fil. Un système d’autoapprentissage intelligent optimise le flux de données de chaque capteur. «Les données arrivent à une cadence assez lente, tout simplement parce qu’il n’est pas possible de générer assez d’énergie pour transférer immédiatement toutes les données vers le cloud», explique le Dr Madsen. Le système analyse les données et, si quelque chose ne va pas, il «commande» des données supplémentaires à certains capteurs. «Ces capteurs vont envoyer des données spécifiques, par exemple pendant une heure, puis repasser en mode faible volume sans surcharger la communication sans fil (la bande passante)», explique-t-il. Le système a déjà été vendu en Europe et à Singapour. «Les clients veulent un service complet. Ils achètent notre plateforme avec des capteurs, des alarmes et des interfaces, puis l’enrichissent avec leurs propres services et interfaces utilisateur», déclare le Dr Madsen.
Mots‑clés
RePower, énergie, capteurs, batteries, économie d’énergie, pollution
