Une équipe du Georgia Institute of Technology (Georgia Tech/ Etats-Unis) vient d’annoncer une première mondiale : une antenne rimprimée en 3D de la taille d’une carte à jouer qui peut récolter l’énergie électromagnétique des signaux 5G et l’utiliser pour alimenter des appareils, transformant ainsi les réseaux 5G en réseaux électriques sans fil.

Image d’entête : prototype de l’antenne colleteuse d’énergie à partir de la 5G. (Christopher Moore/ Georgia Tech)

Les communications sans fil libèrent beaucoup d’énergie dans l’air, et au fil des années, un certain nombre d’efforts ont été fait pour récolter cette énergie. Les signaux Wi-Fi à courte portée ont été la cible de plusieurs projets, les émissions télévisées et les signaux radio ont fait l’objet d’autres projets. Un dispositif espère même augmenter de 30 % la durée de vie de la batterie d’un smartphone en récupérant simplement une partie des ondes radio que le téléphone génère lui-même.

Mais les communications 5G offrent une toute nouvelle opportunité.

Selon cette  dernière étude de l’équipe du Georgia Tech (lien plus bas) :

La 5G a été conçue pour des communications extrêmement rapides et à faible latence. Pour ce faire, des fréquences d’ondes mm ont été adoptées et autorisées à des densités de puissance rayonnée sans précédent. Sans le savoir, les architectes de la 5G ont ainsi créé un réseau d’énergie sans fil capable d’alimenter des appareils à des portées dépassant de loin les capacités de toutes les technologies existantes.

Selon l’équipe, la récolte d’énergie par ondes millimétriques est possible depuis un certain temps, mais peu pratique dans de nombreux cas, car la récolte d’énergie à longue portée tend à nécessiter de grandes antennes redresseuses, et plus ces antennes sont grandes, plus leur champ se rétrécit. Vous devez garder l’antenne redresseuse pointée directement sur la source d’énergie des ondes pour qu’elle fonctionne.

L’équipe a résolu ce problème à l’aide d’un composant appelé lentille de Rotman, la plaque en forme d’épi au milieu de la carte. Les lentilles de Rotman sont pratiques dans une série d’applications à ondes millimétriques en tant qu’outil de formation de faisceau, transformant efficacement un faisceau d’antenne unique, large, à gain élevé et à angle étroit en une série de faisceaux d’antenne simultanés couvrant un angle beaucoup plus large. Ils permettent aux systèmes radar, par exemple, de voir des cibles dans plusieurs directions sans avoir à tourner ou à déplacer le radar lui-même.

En ajoutant une lentille de Rotman à la conception de l’antenne rectangulaire, l’équipe affirme avoir obtenu un système de collecte d’énergie imprimable et pliable, indifférent à la direction, capable de recevoir de l’énergie de n’importe quelle direction et d’en absorber 21 fois plus qu’un « homologue référencé » offrant la même couverture angulaire.

Il ne s’agit pas d’énormes quantités d’énergie, l’équipe affirmant qu’il devrait être possible de récolter environ 6 microwatts à environ 180 mètres d’un émetteur 5G. Mais ce genre de résultat sera plus que suffisant pour alimenter une série de petits capteurs et appareils, en particulier dans l’espace de l’Internet des objets, simplement en récoltant l’énergie qui serait autrement gaspillée. Et le fait que la nouvelle conception de l’antenne rectangulaire soit imprimable, flexible et fonctionne bien même lorsqu’elle est pliée signifie qu’elle pourrait également être utile dans les applications vestimentaires.

Selon Jimmy Hester, conseiller principal du laboratoire et cofondateur d’Atheraxon, une filière de la Georgia Tech qui développe la technologie RFID 5G :

Je travaille sur la récolte d’énergie de manière conventionnelle depuis au moins six ans, et pendant la majeure partie de cette période, il ne semblait pas y avoir de clé pour faire fonctionner la récolte d’énergie dans le monde réel, en raison des limites sur l’émission de puissance et la focalisation. Avec l’avènement des réseaux 5G, cela pourrait réellement fonctionner et nous l’avons démontré. C’est extrêmement intéressant : nous pourrions nous débarrasser des batteries.

Et selon Emmanouil Tentzeris, professeur en électronique flexible à l’école d’ingénierie électrique et informatique de Georgia Tech :

Le fait est que la 5G va être partout, en particulier dans les zones urbaines. Vous pouvez remplacer des millions, ou des dizaines de millions, de batteries de capteurs sans fil, en particulier pour les applications de ville intelligente et d’agriculture intelligente.

De la même manière que les données ont dépassé la voix pour devenir le principal générateur de revenus des fournisseurs de télécommunications, Tentzeris prévoit que l’alimentation sans fil à la demande deviendra la prochaine grande offre de services à l’ère de la 5G.

L’étude publiée dans Scientific Reports : 5G as a wireless power grid et présentée sur le site du Georgia Institute of Technology : Leveraging the 5G Network to Wirelessly Power IoT Devices.