L’energy harvesting, ou récupération d’énergie, est une technologie clé pour les porteurs de projets IoT qui cherchent à concevoir des objets connectés plus autonomes, plus durables et plus économiques.
Les enjeux de l’energy harvesting sont nombreux : réduire les coûts d’entretien liés au remplacement des batteries, limiter l’impact environnemental des dispositifs connectés et garantir une performance fiable sur le long terme. Le rêve, non ?
En exploitant l’énergie disponible dans l’environnement, elle permet de prolonger la durée de vie des dispositifs et, dans certains cas, d’éliminer totalement l’usage des batteries.
Dans cet article nous allons explorer pourquoi l’energy harvesting est une solution prometteuse, comment elle fonctionne, ses défis et ses avantages pour vos projets IoT.
L’Internet des Objets (IoT) est en pleine expansion, avec des millions de capteurs déployés dans des secteurs variés : industrie, santé, bâtiment intelligent, logistique, agriculture.
Cependant, l’autonomie énergétique de ces dispositifs reste un défi majeur.
L’energy harvesting apporte une réponse concrète en permettant aux capteurs et objets connectés d’être alimentés de manière autonome, réduisant ainsi leur dépendance aux batteries classiques.
L’adoption de l’energy harvesting s’inscrit dans une démarche globale d’éco-conception visant à réduire l’impact environnemental des technologies.
Dans un monde où les objets connectés se multiplient, minimiser leur consommation énergétique et leur dépendance aux ressources non renouvelables devient une priorité. Grâce à cette technologie, il est possible de concevoir des solutions plus intelligentes, adaptées aux défis écologiques et économiques actuels.
Intégrer l’energy harvesting, c’est non seulement optimiser la durabilité de vos produits, mais aussi adopter une approche plus responsable et alignée avec les exigences de développement durable. Une révolution incontournable pour les porteurs de projets en quête de solutions performantes et respectueuses de l’environnement.
Pour aller plus loin sur l’éco-conception on vous conseille cet article autour du sujet.
L’énergie est captée à partir de l’environnement à l’aide de diverses technologies.
Voyons les cas d’usage spécifiques :
1. Énergie solaire : c’est l’une des sources les plus utilisées pour l’energy harvesting. Elle est idéale pour les objets en extérieur ou même en intérieur avec une bonne exposition lumineuse.
Puissance disponible / énergie récoltée :
Avantages :
✅ Source d’énergie abondante et renouvelable
✅ Adaptée aux environnements extérieurs et intérieurs lumineux
✅ Technologie mature avec des rendements en constante amélioration
Inconvénients :
❌ Dépendance à la lumière (problème en cas d’obscurité ou faible éclairage)
❌ Rendement limité en intérieur
Exemples d’applications :
2. Énergie thermique : les variations de température entre deux points (par exemple, entre un moteur et l’air ambiant) peuvent être exploitées pour produire de l’énergie notamment grâce à des systèmes comme les modules Peltier.
Puissance disponible / énergie récoltée :
Avantages :
✅ Exploitable dans des environnements industriels où les écarts de température sont fréquents
✅ Fonctionne de manière continue tant qu’il y a un gradient thermique
Inconvénients :
❌ Dépendant de la présence d’un écart thermique constant
❌ Rendement relativement faible comparé à d’autres sources
Exemples d’applications :
3. Énergie vibratoire : les vibrations ou mouvements mécaniques peuvent être convertis en énergie électrique grâce à des systèmes piézoélectriques ou électromagnétiques. Bien que l’énergie récupérée soit modeste, cette méthode est utile pour des objets soumis à des vibrations régulières.
Puissance disponible / énergie récoltée :
Avantages :
✅ Exploitable sur des équipements en mouvement constant (machines industrielles, ponts, voies ferrées)
✅ Peu d’entretien et longue durée de vie
Inconvénients :
❌ Nécessite des vibrations fréquentes pour être efficace
❌ Quantité d’énergie souvent modeste
Exemples d’applications :
D’ailleurs, si on l’associe à l’IA embarquée, elle permet d’analyser les données vibratoires directement sur le dispositif, détectant ainsi les anomalies sans nécessiter de transmission constante de données.
Pour aller plus loin, découvrez notre article sur l’IA embarquée et son rôle clé dans la maintenance prédictive.
4. Énergie électromagnétique : Les ondes électromagnétiques ambiantes (Wi-Fi, Bluetooth, signaux cellulaires) peuvent être captées et converties en énergie à l’aide d’antennes spécialisées. Cette méthode convient aux dispositifs nécessitant très peu d’énergie.
Puissance disponible / énergie récoltée :
Avantages :
✅ Ne nécessite aucun contact physique avec la source
✅ Compatible avec des environnements urbains où les ondes sont omniprésentes
Inconvénients :
❌ Quantité d’énergie très faible, adaptée uniquement aux dispositifs ultra-basse consommation
❌ Dépendance à la présence de signaux RF
Bien que les quantités d’énergie récupérées soient souvent modestes, un objet bien conçu, optimisé pour une faible consommation, peut fonctionner pendant des années, voire indéfiniment dans certains cas.
Exemples d’applications :
5. Énergie issue des flux d’air : Le mouvement de l’air peut être exploité pour générer de l’énergie grâce à des turbines miniaturisées et des systèmes de récupération d’énergie adaptés.
Puissance disponible / énergie récoltée :
Avantages :
✅ Source d’énergie abondante dans les systèmes de ventilation et les environnements industriels
✅ Peut être intégré dans des systèmes autonomes sans fil
Inconvénients :
❌ Dépendance à un flux d’air constant pour maintenir la production d’énergie
❌ Nécessite une turbine et un système de conversion énergétique adaptés
Exemple : le projet e-VAV sur lequel avons travaillé pour F2A.
Le registre à débit d’air variable e-VaV est un régulateur autonome et connecté qui permet de gérer le débit d’air neuf dans les locaux tertiaires et bâtiments scolaires. Il ajuste le débit d’air en fonction des besoins et mesure la qualité de l’air grâce à ses capteurs intégrés.
Son innovation réside dans son autonomie énergétique : il génère sa propre énergie grâce à une turbine intégrée et un système de récupération d’énergie.
Vous êtes convaincu du potentiel de l’energy harvesting, mais vous vous demandez comment l’intégrer efficacement dans votre dispositif IoT ? Voici les étapes clés :
Si l’énergie harvesting ouvre des opportunités, elle impose aussi des contraintes techniques à prendre en compte dès la conception de votre dispositif IoT.
L’intégration de ces aspects dès le début de votre projet est essentielle pour garantir la viabilité de votre produit et éviter des ajustements coûteux en phase de développement.
L’energy harvesting représente une opportunité majeure pour concevoir des objets connectés plus intelligents, plus autonomes et plus durables. Cependant, son intégration demande une expertise pointue en conception hardware, en gestion de l’énergie et en optimisation logicielle.
Chez Rtone, nous accompagnons les porteurs de projets IoT dans l’intégration de solutions d’energy harvesting.
Grâce à notre expertise en développement de dispositifs connectés et en gestion de l’énergie, nous vous aidons à concevoir des produits performants, rentables et respectueux de l’environnement.
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