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Libérés par l'alimentation sans fil

Libérés par l'alimentation sans fil

Dans les années 1890, Nikola Tesla souhaitait créer un moyen de fournir de l'énergie sans fils câblés. Il y est presque parvenu lorsqu'une expérience l'a conduit à la création de la bobine Tesla. Ce fut le premier système capable de transmettre sans fil de l'électricité. Mais sa création fut de courte durée. Après la mise en œuvre réussie du transfert de données sans fil, l'alimentation sans fil est-elle la prochaine étape ?

Steve Young, responsable de la performance chez EU Automation étudie cette question. 

Depuis son invention, l'électricité repose sur un câble et une prise de courant. Mais désormais, les obstacles à la démocratisation de l'alimentation sans fil, comme le niveau de puissance, l'efficacité et la performance, ont été levés avec l'arrivée de l'utilisation massive de la technologie au nitrure de gallium (GaN) dans la conception des produits. 

Le GaN est un composé chimique ayant des propriétés semi-conductrices. Plusieurs composants électroniques sont fabriqués en utilisant du GaN, notamment les diodes, les transistors et les amplificateurs, plaçant ce composant dans la même famille que le silicium, le matériau semi-conducteur le plus populaire du marché. Toutefois le GaN offre un certain nombre d'avantages par rapport au silicium, grâce à sa bande interdite plus large, ses limites de température plus élevées et sa puissance admissible élevée. Les sites de production utilisant en moyenne 95,1 kWh d'électricité par pied carré (soit 1023,3 kWh par mètre carré) par an, l'alimentation sans fil a le potentiel de transformer leur manière de fonctionner. Mais quelles sont les applications qui pourraient précisément bénéficier d'une alimentation sans fil ?

Les robots mobiles autonomes  

Les robots mobiles autonomes (AMR) sont devenus plus productifs grâce à leur capacité à se déplacer et à se garer seuls à côté ou sur des stations de chargement ultra rapides et haute puissance qui ne nécessitent pas l'intervention d'opérateurs humains. Les AMR sont déjà capables de trouver eux-mêmes les stations de chargement, mais le GaN est nécessaire pour éliminer le recours à des connecteurs physiques. 

Le GaN pourrait également éliminer tout problème de compatibilité. Pour l'instant, les robots des différents fabricants possèdent souvent différents types de connecteurs physiques, mais le GaN pourrait assurer un standard de chargement dans l'ensemble de l'industrie robotique.

Efficacité et haute puissance

Les semi-conducteurs de puissance en silicium actuels fournissent en général seulement 20 watts à une distance de 5 mm. Même si cela convient pour certaines applications comme le chargement d'un téléphone portable sans fil, ce n'est pas assez puissant pour permettre une adoption à grande échelle. Grâce aux systèmes à haute fréquence utilisant des semi-conducteurs de puissance en GaN, il est possible d'alimenter des appareils jusqu'à 500 watts avec un émetteur et un récepteur de puissance séparés d'une distance pouvant atteindre 500 mm. 

Pour le marché de l'alimentation cela ouvre la voie à diverses nouvelles applications, telles que les drones de livraison, les unités médicales, l'automatisation en usine et les outils électriques en entreprise. 

Maintenir les capteurs en ligne

Les réseaux 5G ont une capacité de transmission des données 10 fois supérieure à leurs prédécesseurs 4G, offrant la possibilité d'accroître l'intelligence dans les usines industrielles opérant sur ce nouveau réseau. Cependant, la perte de puissance d'un seul capteur peut interrompre l'ensemble d'une ligne d'assemblage d'une usine. Ce problème est atténué lorsque les capteurs qui communiquent des données sans fil sont également alimentés sans fil. 

Par ailleurs, si l'alimentation sans fil était rendue possible à travers les murs et les fenêtres, des récepteurs 5G pourraient être placés à l'extérieur d'un bâtiment où ils fournissent jusqu'à trois fois la performance d'un récepteur placé à l'intérieur. 

La demande en alimentation sans fil a déjà augmenté, avec 37 % d'unités sans fil de plus vendues en 2019 par rapport à 2018. Il se peut que la bobine Tesla ne puisse plus répondre à cette demande, mais l'un des nombreux fournisseurs à venir de la technologie GaN pourrait le faire.

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