Une électricité sans fils, câbles ou bobines ? La transmission d'énergie sans fil est déjà une réalité en Finlande
Électricité sans fil, en Finlande une surface transfère de l'énergie avec une efficacité de 91% : comment ça marche
Trois serpentins, quelques centimètres d'air et un appareil qui reçoit de l'électricité sans être branché à une prise. Dans les laboratoires de l'Université Aalto, en Finlande, des chercheurs ont développé un système capable de transférer de l'énergie sans fil avec une efficacité allant jusqu'à 91 %. La particularité réside dans la capacité de la surface à identifier de manière indépendante où se trouve l'appareil à alimenter, sans avoir besoin de capteurs de position.
Le résultat a été obtenu à une distance de 3,7 centimètres entre l'émetteur et le récepteur, comme le documente une étude publiée dans IEEE Access. Une distance encore limitée certes, mais les progrès concernent avant tout la liberté de positionnement. Quiconque a essayé de brancher un smartphone sur un chargeur sans fil connaît cette petite recherche de l'endroit exact où le chargement fonctionne. Les chercheurs finlandais travaillent justement à surmonter cette contrainte.
Cette technologie s'appelle le transfert d'énergie sans fil. Cela existe depuis un certain temps, mais les développements les plus récents orientent la recherche vers des surfaces capables d'alimenter des appareils placés dans des positions différentes, sans avoir à les aligner à chaque fois avec l'émetteur.
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La surface qui transfère l'énergie là où elle est nécessaire
Le prototype créé par les chercheurs Masoud Sharifian Mazraehmollaei et Ilkka Laakso utilise trois bobines émettrices partiellement superposées, chacune d'un diamètre de 18 centimètres. Lorsqu'un appareil équipé d'un récepteur est rapproché de la surface, cela modifie les conditions électromagnétiques du circuit. Les bobines les plus proches absorbent la puissance nécessaire au transfert, tandis que les plus éloignées restent essentiellement inactives.
En pratique, la surface reconnaît où elle doit envoyer l’énergie grâce au comportement du circuit lui-même. Sans caméras, capteurs de position ou système électronique séparé chargé de choisir en permanence quelle bobine activer. Au cours des expériences, les chercheurs ont mesuré une efficacité de transfert d'environ 91 pour cent avec une séparation de 37 millimètres, qui s'est maintenue à environ 89 pour cent lorsque la séparation a été augmentée à 45 millimètres.
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Les chercheurs ont également simulé une version à sept émetteurs, atteignant une efficacité d'environ 94 %, avec des variations inférieures à 1 % dans les positions examinées. Une autre simulation a analysé le transfert vers deux récepteurs simultanément. La possibilité d'étendre la zone de chargement et d'alimenter davantage d'appareils est particulièrement intéressante dans les environnements industriels, où les appareils se déplacent fréquemment et où les connexions physiques peuvent devenir un obstacle.
Des chargeurs de batterie aux robots qui reçoivent de l'énergie lorsqu'ils se déplacent
L'Université Aalto travaille depuis plusieurs années sur des systèmes de recharge sans fil capables de dépasser les limites des bases à induction traditionnelles. En 2022 déjà, les chercheurs avaient présenté une technologie également testée sur des robots commerciaux, en collaboration avec la société finlandaise Solteq Robotics. Le système permettait de transférer l'énergie vers des appareils placés dans différentes positions sur une surface équipée, maintenant la charge même en mouvement.
Pour un entrepôt automatisé, une telle solution pourrait être particulièrement utile. Les robots utilisés pour déplacer des marchandises et des matériaux doivent s'arrêter périodiquement pour recharger leurs batteries. Une surface capable de les nourrir pendant certaines phases de leur travail réduirait ces interruptions.
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Les applications pourraient également s’étendre aux capteurs industriels et aux appareils électroniques difficiles d’accès qui nécessitent aujourd’hui des bases de chargement dédiées. La recherche a également commencé à sortir des laboratoires. Willo Technologies est née en 2024, une initiative entrepreneuriale développée à partir des technologies de l'université finlandaise, dans le but de créer des systèmes de recharge sans fil pour l'électronique grand public et l'industrie.
Jusqu’où l’électricité peut-elle voyager sans fils ?
La distance reste un défi majeur. Les systèmes de recharge sans fil les plus courants utilisent des champs magnétiques variables pour transférer l’énergie d’une bobine à une autre. Ils fonctionnent particulièrement bien lorsque l’émetteur et le récepteur sont proches l’un de l’autre. En les éloignant, maintenir des performances élevées devient plus compliqué. En 2023, un autre groupe de l’Université Aalto a étudié comment améliorer le transfert d’énergie entre deux antennes en intervenant sur les pertes liées au rayonnement électromagnétique.
L'expérience a utilisé deux antennes circulaires d'un rayon de 3,6 centimètres, séparées de 18 centimètres. Les chercheurs ont montré comment des configurations particulières de courants électriques peuvent réduire les pertes et améliorer l’efficacité même à des distances supérieures à celles des bases de recharge traditionnelles. Il s’agit d’un axe de recherche distinct de celui du nouveau prototype, mais tous deux abordent l’un des problèmes fondamentaux de la transmission sans fil : transférer autant d’énergie que possible là où elle est nécessaire.
L'avenir de l'électricité sans fil
Les applications pourraient également atteindre les voitures électriques, via les parkings équipés de plateformes de recharge, et certains dispositifs médicaux implantables, pour lesquels le remplacement d'une batterie peut s'avérer particulièrement compliqué. La même étude finlandaise de 2026 indique la gestion thermique, la fiabilité des composants et l'évaluation de l'exposition aux champs électromagnétiques parmi les étapes encore nécessaires avant de transformer le prototype en produit commercial.
Parallèlement, le système expérimental a démontré qu'il pouvait transférer de l'énergie avec une grande efficacité et s'adapter à la position du récepteur. Sans avoir à le rechercher avec des capteurs supplémentaires. Les réseaux électriques continueront à avoir besoin de leurs propres câbles, tout comme les émetteurs devront être alimentés. Dans certaines applications, ce pourrait être la dernière connexion physique qui disparaît : celle entre l’appareil et sa source d’énergie. Et pour un robot travaillant dans un entrepôt, pouvoir recevoir de l’électricité sans interrompre constamment ses activités serait déjà une grande différence.
