Électricité sans fil : une longue histoire !

L’électricité sans fil est un rêve vieux de 130 ans qui est en train de devenir une réalité. Quelles sont les innovations passées et actuelles qui vont le rendre possible ?

L’avènement de la recharge sans fil, le déploiement des véhicules électriques et l’arrivée de la 5G favorisent le développement de la technologie de transmission sans fil aux quatre coins du monde. Partout sur le globe, de grandes entreprises spécialisées dans l’énergie approfondissent leurs recherches et réalisent des essais sur le terrain.

Mais toute cette effervescence ne date pas d’hier. Cela fait même bien plus d’un siècle que certains rêvent d’une électricité sans fil. Alors, d’hier à aujourd’hui, quelles ont été les innovations les plus marquantes ?

Le principe de la bobine Tesla appliqué au quotidien. Source @Physique de tous les jours

Nikola Tesla, ou la pensée sans fil

Il faut remonter à 1891 pour découvrir la première innovation en lien avec l’électricité sans fil. Le grand physicien hongrois Nikola Tesla a alors mis au point la bobine Tesla, un moteur fiable et économique qui génère du courant alternatif. Ce moteur fonctionnait sur le principe de la résonance électrique et était déjà capable de transmettre de l’électricité sans fil. Le seul problème avec cette technologie résidait dans le fait que la transmission était seulement possible sur de courtes distances.

Cela ne l’a pourtant pas empêché de poursuivre son grand rêve : créer de l’énergie sans fil. Pour y parvenir, il a fait construire une station d’énergie pouvant transmettre de l’électricité sans fil à haute tension. Cette station d’énergie lui a permis de transmettre des messages sans fil sur de longues distances en utilisant une série de tours stratégiquement positionnées, ainsi qu’un ingénieux système de ballons suspendus.

Malheureusement, une fois Tesla décédé, son projet a été abandonné. Toutefois, ce dernier a donné bien plus tard l’impulsion nécessaire à de nouvelles initiatives qui se poursuivent aujourd’hui-même et sont en train de concrétiser l’idée de transmettre de l’énergie sans fil à grande échelle.

Trois grandes innovations

Quelles sont les innovations les plus prometteuses aujourd’hui en matière d’électricité sans fil ? Il y en a trois principales :

La transmission d’énergie sans fil par satellite solaire

Il s’agit d’une méthode basée sur l’utilisation de satellites solaires placés dans l’espace, en orbite géostationnaire. Les satellites restent au-dessus de la Terre et se trouvent toujours au même endroit grâce à leur mouvement, qui épouse celui de la planète.

Le but de l’utilisation de satellites solaires est de pouvoir collecter l’énergie dans l’espace et de la transmettre à la Terre via une antenne au sol ou à travers une station du réseau principal. La station de base convertit ensuite les signaux micro-ondes en courant continu. Puis, l’électricité est transformée en paquets d’énergie avant d’être stockée dans un récepteur d’énergie ou directement transmise aux utilisateurs.

Au mois d’août 2021, Le California Institute of Technology a annoncé que Donald Bren, un homme d'affaires américain très connu, serait à l’origine d’un don de 100 millions de dollars pour financer le projet d’énergie solaire spatiale de Caltech. Le fameux SSPP pourrait justement établir un réseau d’électricité sans fil basé sur des satellites, ce qui permettrait de fournir de l’énergie constante pratiquement n’importe où sur Terre.

La transmission d’électricité sans fil par micro-ondes

La transmission d’énergie par micro-ondes, ou ondes radiofréquences, est une technique assez récente. Elle permet de transformer le rayonnement micro-ondes en courant électrique continu via un récepteur micro-ondes et un redresseur de courant continu. Avec cette technique, en 1975, une équipe de chercheurs japonais a enregistré un rendement de 84 %, le résultat le plus élevé jusqu’à présent.

En août 2021, des recherches publiées à l’université de Tsukuba, au Japon, ont révélé que la transmission de puissance sans fil par ondes radiofréquences est très efficace pour alimenter les fusées lancées dans l’espace. Cette innovation permet d’alléger le poids des fusées, dont 90 % de la masse est représentée par le carburant.

La transmission d’énergie sans fil par des faisceaux laser

En matière d’électricité sans fil, les diodes laser à l’état solide restent les plus efficaces. Il s’agit d’un dispositif identique à celui utilisé dans les communications par fibre optique et par laser en espace libre.

Pour transmettre une énergie au moyen du laser, il faut utiliser un récepteur photovoltaïque. Celui-ci reçoit les faisceaux laser, avec lesquels il génère ensuite de l’énergie. Comparée aux deux précédentes technologies, la transmission de l’énergie par faisceaux laser est facile à contrôler. Elle garantit également une transmission à longue portée, sans l’intermédiaire d’un fil.

Présentation de Greg Kushnir, le fondateur et PDG d’EMROD, à l’édition 2020 de Powercon

La Nouvelle-Zélande, un modèle à suivre ?

Actuellement, trois grandes entreprises, l’américaine Wave Inc, la japonaise Space Power Technologies et néo-zélandaise Emrod travaillent sur une solution d’électricité sans fil à la fois durable et économique.

La start-up Emrod a un pas d’avance sur ses rivales, puisqu’elle va bientôt tester un prototype de configuration d'infrastructure énergétique sans fil basé sur des ondes électromagnétiques à longue portée. Si le test s’avère concluant, le gouvernement néo-zélandais pourra mettre en place un réseau d’antennes de transmission d'énergie sans fil à travers tout le pays, et ce, malgré le climat instable qui y prévaut.

Photo centrale, crédit @ Federico Beccari, Unsplash