En attendant l'avènement d'un monde sans fil, découvrons la généalogie de la technologie de recharge sans fil

Until the world with no wires comes, a genealogy of wireless charging technology

La science moderne qui évolue chaque jour, semble être la plus inaccessible, cependant cette science influence parfois directement nos vies. C’est notamment le cas lorsque nous utilisons notre smartphone pour nous repérer ou pour vérifier l'heure de passage d'un bus pendant que nous patientons à l'arrêt de bus ou lorsque notre smartphone classe et associe les images provenant du stockage cloud en fonction de l’heure à laquelle elles ont été prises afin de créer des vidéos pour nous. Lorsqu’on y réfléchit, les technologies qui ont un réel impact sur notre vie proviennent en réalité des smartphones. Un smartphone s’avère donc indispensable pour nous permettre de profiter des avantages de la vie moderne.

Une délivrance pour les accrocs du numérique, la technologie de recharge sans fil

Lorsque nous devons recharger un smartphone, que nous considérons plus comme un prolongement de notre corps que comme un "appareil", nous ressentons une certaine distance par rapport à lui. Cela peut sembler égoïste d’espérer que le smartphone fonctionne en permanence sans nécessiter aucune recharge comme s’il faisait partie intégrante de notre corps mais ce souhait pourrait nous inciter à développer la technologie nécessaire pour atteindre cet objectif. En conséquence, la tendance majeure en matière de technologie concerne actuellement la recharge sans fil, qui permet de recharger les appareils sans le brancher. Quand et comment cette technologie, qui représente parfaitement notre souhait de charger très rapidement un appareil en le posant sur un support adapté, a-t-elle été développée?

Michael Faraday, a découvert le principe de la recharge sans fil (1791 - 1867)

Michael Faraday a découvert le principe de la recharge sans fil en Angleterre en 1831. Ce principe est communément appelé Loi de l'induction de Faraday et il s’agit de l'une des lois élémentaires des phénomènes électriques. Si vous répétez l'opération qui consiste à rapprocher et à éloigner un aimant d’une bobine, la tension est produite dans cette bobine. En d'autres termes, la tension n'est générée que lorsque le champ magnétique varie au fil du temps. C'est ce qu'on appelle le champ magnétique variable dans le temps. Faraday a découvert la loi fondamentale de l'induction, mais les principes des communications sans fil et de la transmission de l'énergie sans fil ont été complétés grâce à cette loi par Nikola Tesla, un scientifique Autrichien.

Nikola Tesla, rêvait de fournir de l'électricité au monde entier grâce à la technologie sans fil (1856 - 1943)

De 1890 à 1906, Nikola Tesla a consacré beaucoup de temps et d'efforts au développement de la transmission d'énergie sans fil en créant une haute fréquence avec de l'électricité, en générant et en recevant un signal dans un dispositif de réception avant de le convertir à nouveau en électricité. Grâce à cette méthode, il a réussi à allumer un néon qui se trouvait à plusieurs dizaines de centimètres de distance en transmettant de l'électricité sans fil. Ce principe, également appelé méthode de charge sans contact, utilisait la loi d'induction de Faraday. Appliquons ce principe à la technologie de charge sans fil que nous utilisons quotidiennement. Lorsque le courant circule dans le chargeur du smartphone, le champ magnétique se forme autour de cet accessoire, et lorsque le champ magnétique est généré et que le smartphone est placé dans la zone qu’il occupe, le smartphone est rechargé. Cet homme, qui a contribué au développement de la transmission de l'énergie sans fil grâce à des recherches et des expériences constantes, est connu comme le premier scientifique qui a réussi à recharger un appareil sans fil.

1990s, la technologie de recharge sans fil en plein essor

Suite au succès de Nikola Tesla en matière de recharge sans fil, William C. Brown (1916 - 1999) a réussi à fournir une alimentation sans fil à un hélicoptère sans carburant en utilisant des micro-ondes de 2,45GHz aux Etats-Unis en 1964. Ces recherches ont permis de concevoir le satellite à énergie solaire de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) et du Ministère de l'Energie en 1979, en initiant un processus de recherche et de développement intégral. Quels progrès ont été réalisés dans le domaine de la technologie de recharge sans fil depuis cette époque? Les méthodes de recharge sans fil qui ont été étudiées jusqu'à présent peut être classées selon trois catégories : l'induction magnétique, la résonance magnétique et les ondes électromagnétiques.

Trois méthodes de recharge sans fil

La recharge sans fil par induction magnétique est conçue pour les courtes distances et elle peut être utilisée pour les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et les voitures électriques. Elle ne présente aucun risque pour le corps humain et elle s’avère également très efficace. Cette méthode est la plus accessible pour les personnes qui ont l'habitude de recharger des smartphones. En 2008, le Wireless Power Consortium (WPC) a été initié pour effectuer des recherches dans ce domaine. Le WPC a établi le ‘Qi’, une norme internationale, qui s’applique aux appareils électroniques personnels dans le domaine de la recharge sans fil. Les produits qui bénéficient de la certification Qi peuvent être rechargés sans fil de manière sécurisée et pratique partout dans le monde. La fonctionnalité de recharge sans fil des smartphones est un exemple d'application très utile de la méthode de l'induction magnétique. La méthode de l'induction magnétique comporte toutefois un inconvénient : une distance de transmission très courte. Pour que cette méthode fonctionne, le chargeur et l'appareil doivent se trouver à quelques millimètres l'un de l'autre.

La recharge sans fil qui est effectuée grâce à la résonance magnétique est similaire à la recharge qui nécessite une induction magnétique. Cependant ce type de recharge est conçu pour les distances moyennes et il permet d’effectuer une recharge sur une zone de 1 à 3 mètres. Cette technologie permet uniquement de transmettre de l'énergie à une unité de transmission qui dispose d’une fréquence de résonance identique après avoir généré un champ magnétique qui vibre avec cette fréquence de résonance dans la bobine de l'unité de transmission étant donné que la fréquence de résonance de la première et de la deuxième bobine sont identiques. Cette technologie dispose d’une distance de transmission de puissance supérieure à celle de la méthode par induction magnétique et elle peut recharger plusieurs appareils en même temps. Cette méthode comporte toutefois un inconvénient majeur : ses effets nocifs sur le corps humain n’ont pas encore été étudiés de manière approfondie. Par conséquent, même si la norme est établie, la commercialisation de cette technologie n’a connu aucun progrès significatif.

La méthode de recharge sans fil qui est effectué grâce aux ondes électromagnétiques est conçue pour les longues distances qui peuvent couvrir plusieurs dizaines de km. Lorsque l'unité de transmission transmet l’électromagnétisme, l'unité de réception reçoit l'onde électromagnétique grâce à une antenne redresseuse et elle la convertit en électricité. Etant donné que cette technologie peut transmettre l'énergie sur de longues distances sans utiliser de câbles électrique, elle peut être utilisée pour un système télécommandé à distance ou pour la transmission d'énergie électrique renouvelable. Elle comporte toutefois un inconvénient majeur : elle est nocive pour le corps humain. Il est donc nécessaire de continuer à développer cette technologie pour remédier à ce problème.