La recharge sans fil à longue distance désormais possible

En plein cœur des innovations technologiques, une méthode optimisée de recharge sans fil à longue distance voit le jour à l’Université d’Aalto. Cette avancée majeure a été rendue possible grâce à une utilisation optimale du phénomène de « suppression de la radiation ».

Par conséquent, notre compréhension théorique de la transmission de l’énergie sans fil s’est nettement améliorée, surpassant l’approche par induction conventionnelle.

L’enjeu de la transmission de l’énergie sans fil

La recharge sans fil sur de courtes distances, telle qu’effectuée via des plaques d’induction, utilise des champs magnétiques proches pour transférer l’énergie avec une grande efficacité. Cependant, lorsque la distance s’accroît, cette efficacité diminue drastiquement. Une nouvelle étude démontre qu’il est possible de maintenir une efficacité élevée sur de longues distances en supprimant la résistance à la radiation des antennes boucles émettrices et réceptrices d’énergie.

Dans le passé, le même laboratoire avait déjà mis au point un système de recharge sans fil omnidirectionnel, permettant de recharger des appareils quelle que soit leur orientation. Aujourd’hui, ils ont approfondi leurs recherches en développant une nouvelle théorie dynamique de la recharge sans fil, qui examine plus précisément les conditions à la fois proches (non radiatives) et lointaines (radiatives). Ils ont démontré qu’une efficacité de transfert élevée, supérieure à 80%, peut être atteinte à des distances environ cinq fois supérieures à la taille de l’antenne, en utilisant la fréquence optimale dans la plage des centaines de mégahertz.

« Nous voulions équilibrer efficacement le transfert de puissance avec la perte de radiation qui se produit toujours sur de longues distances« , déclare l’auteur principal Nam Ha-Van, chercheur postdoctoral à l’Université d’Aalto. « Il s’avère que lorsque les courants dans les antennes boucles ont des amplitudes égales et des phases opposées, nous pouvons annuler la perte de radiation, augmentant ainsi l’efficacité.« 

Application pratique de la recherche

Les chercheurs ont mis au point une méthode permettant d’analyser n’importe quel système de transfert d’énergie sans fil, soit mathématiquement, soit expérimentalement. Cela permet une évaluation plus approfondie de l’efficacité du transfert d’énergie, à la fois à proximité et à distance, ce qui n’avait jamais été fait auparavant.

Ils ont ensuite testé le fonctionnement de la recharge entre deux antennes boucles (voir image) positionnées à une distance considérable par rapport à leur taille, établissant que la suppression de la radiation est le mécanisme qui contribue à augmenter l’efficacité du transfert.

Implications futures de la découverte

« Il s’agit de déterminer la configuration optimale pour le transfert d’énergie sans fil, que ce soit de près ou de loin« , affirme Ha-Van. « Avec notre approche, nous pouvons maintenant étendre la distance de transfert au-delà de celle des systèmes de recharge sans fil conventionnels, tout en conservant une haute efficacité. »

Le transfert d’énergie sans fil n’est pas seulement important pour les téléphones et les gadgets ; les implants biomédicaux avec une capacité de batterie limitée peuvent également en bénéficier. La recherche de Ha-Van et de ses collègues peut également tenir compte des obstacles, comme le tissu humain, qui peuvent entraver la recharge.

En synthèse

En résumé, cette recherche majeure ouvre la voie à des applications de recharge sans fil à longue distance plus efficaces et plus flexibles. Grâce à la suppression de la radiation, l’efficacité du transfert d’énergie sans fil peut être maintenue même à de plus grandes distances. Ce travail innovant représente une étape importante pour l’avenir de la recharge sans fil, avec des implications possibles dans de nombreux domaines, allant des appareils électroniques portables aux implants biomédicaux.

Légende illustration principale : Deux antennes en boucle (rayon : 3,6 centimètres) peuvent transférer de la puissance entre elles à partir d’une distance de 18 centimètres. Credit Nam Ha-Van/Aalto University

Article : Effective Midrange Wireless Power Transfer with Compensated Radiation Loss. Journal Physical Review Applied / DOI : 10.1103/PhysRevApplied.20.014044