Disney Research a présente une nouvelle méthode de transmission d’énergie sans fil qui pourrait recharger vos appareils automatiquement dès que vous entrez dans une pièce, rendant obsolètes les cordons électriques et les docks de recharge.
À l’heure actuelle, la recharge sans fil est entravée par deux défis: la portée et les problèmes de santé. Malgré leur portée, les méthodes de transfert radiatif, qui sont utilisées pour la radiocommunication, n’ont pas trouvé d’accueil très favorable en raison des préoccupations de santé et de sécurité. D’autre part, les méthodes sûres, non radiatives telles que le couplage à champ rapproché (NCF) sont très localisées et nécessitent que les dispositifs soient placés près de la source de recharge.
Pour contourner ces limites, les chercheurs de Disney Research, dirigés par le directeur associé du laboratoire et principal chercheur Alanson Sample, se sont tournés vers une méthode appelée Quasistatic Cavity Resonance (QSCR), qui induit des courants électriques dans une structure métallique fermée. Pour réaliser une preuve de concept, les chercheurs ont construit une salle de 5 x 5 m avec des murs en aluminium, un plafond et un sol boulonnés sur un cadre en aluminium. Un pôle de cuivre, avec un petit espace dans lequel des condensateurs discrets ont été insérés, a été placé au centre de la pièce.
L’installation en dehors de la salle
Un générateur de signaux situé à l’extérieur de la pièce produit une tonalité de 1,32 MHz, qui est stimulée par un amplificateur de puissance. Un récepteur à bobine relie alors ce signal aux condensateurs dans le pôle et ce système permet à l’énergie d’être transmise aux bobines de réception qui fonctionnent à la même fréquence de résonance que les champs magnétiques. En canalisant les courants induits qui traversent les murs, le plafond et le sol de la pièce, les condensateurs fixent la fréquence électromagnétique de la structure et limitent les champs électriques, isolant en même temps les champs électriques potentiellement nocifs.
Sur une note distincte, en raison de la manière dont les champs magnétiques tournent autour du pôle, le dispositif doit être situé perpendiculairement ou orthogonalement aux champs magnétiques pour recevoir l’énergie. Si la bobine du récepteur est parallèle au plan, elle ne reçoit aucune énergie, ce qui défait l’idée derrière ce projet puisque le point est de permettre aux gens de recharger leurs appareils n’importe où dans la salle. Pour contourner ce problème, les chercheurs sont venus avec un design de récepteur avec trois bobines orthogonales de sorte qu’au moins l’une d’entre elles seraient capables de recevoir l’énergie, peu importe où elle est située.
«Cette nouvelle méthode innovante permettra à l’électricité de devenir omniprésente comme le Wi-Fi», explique Alanson Sample, ajoutant qu’elle pourrait à son tour «permettre de nouvelles applications pour les robots et autres petits appareils mobiles en éliminant le besoin de remplacer les piles et fils pour la recharge. «
Bien que la pièce ait dû être conçue sur mesure pour cette étude, Alason Sample croit que le besoin de telles surfaces métalliques sera considérablement réduit une fois que la technologie QSCR sera optimisée. Les propriétaires de bâtiments pourront ensuite rénover des structures existantes par l’intermédiaire de panneaux modulaires ou de peinture conductrice et, dans le cas de grands espaces, en insérant de multiples pôles en cuivre.
Un avantage que cette méthode est censée offrir est que puisque les résonateurs couplés ne partagent l’énergie qu’avec des dispositifs à la même fréquence de résonance, ces ondes magnétiques à faible fréquence de mégahertz ont peu d’effet sur les matériaux quotidiens courants – contrairement aux systèmes inductifs à basse fréquence qui provoquent un échauffement par courants de Foucault – permettant ainsi à la maison et l’ameublement de bureau d’être inclus dans la salle. En outre, le fonctionnement à haut facteur Q et sous-longueur d’onde de la salle QSCR permet l’inclusion de fenêtres et de portes sans aucun impact significatif sur les performances du système.
Maintenant, pour la question 100 000 euros: est-ce qu’être présent dans cette pièce va faire cramer votre cerveau? Alors que les chercheurs ont assuré que l’étude a été menée conformément aux lignes directrices fédérales de sécurité, il y a quelques choses à souligner. Tout d’abord, il y a une limite à la quantité d’énergie que vous pouvez pomper dans la pièce. Comme les auteurs l’ont remarqué dans leur étude, alors qu’il est possible de transmettre en toute sécurité 1,9 kilowatts de puissance à un récepteur avec 90 % d’efficacité (l’équivalent de la charge de 320 dispositifs), en raison de la quantité de puissance inutilisée stockée dans la salle, l’espace devrait utiliser et recevoir autant d’énergie.
Deuxièmement, alors qu’environ 100 watts de puissance peuvent être transmis dans la pièce en toute sécurité, il devrait y avoir besoin d’une quantité importante de fonctionnalités qui prend place. Pour des quantités plus importantes, des méthodes standard telles que le suivi en temps réel de puissance peuvent être utilisées pour assurer un fonctionnement sûr. Enfin, selon les exigences SAR (taux d’absorption spécifique), des stratégies de sécurité telles que la détection d’intrusion ou un mur décoratif devraient être employées pour s’assurer que personne ne s’aventure à moins de 46 cm du pole.
Bien que le travail sur ce projet en soit encore dans sa phase initiale, les chercheurs pensent que cette forme de puissance sans fil a le potentiel d’éliminer le besoin de câbles et des batteries en permettant aux utilisateurs de recharger leurs appareils simplement en marchant dans un espace compatible QSCR, permettant un niveau sans précédent de liberté pour de la recharge spatiale. Un avantage intéressant, par rapport aux autres solutions, est qu’elle peut être adaptée à la taille en fonction de l’application. Les chercheurs n’ont pas mentionné ce que prévoit Disney pour cette technologie, mais on peut imaginer comment elle pourrait être utilisée dans ses parcs à thème, pour commencer.
