Pourquoi la recharge sans fil se fait attendre

Les smartphones ou les tablettes gagnent, à chaque génération, un peu plus de puissance. Mais leur autonomie stagne, car l'augmentation de la capacité des batteries compense juste ce surcroît de vélocité.

La plupart de ces appareils sont ainsi capables de rester une journée loin d'une prise électrique, tout au plus.

Brancher son smartphone ou sa tablette est donc, pour beaucoup, un geste quotidien. Une opération dont on ne peut s'affranchir et qu'il serait très intéressant d'optimiser, afin de gagner en confort.

Dans cette optique, la recharge sans fil est une option séduisante. Pourtant, alors que les technologies existent depuis des années, l'adoption par les utilisateurs reste encore bien timide. La faute à l'existence de multiples solutions empêchant, pour l'instant, l'apparition d'une vraie norme qui puisse s'imposer.

La recharge sans fil trouvera-t-elle enfin la voie de la démocratisation ? Voici quelques éléments de réponse.

Plusieurs technologies qui coexistent

Le transfert d'énergie sans fil n'est pas une nouveauté, même dans le domaine de la mobilité : en 2009, le Palm Pre était déjà équipé d'un dispositif qui lui permettait d'être rechargé à une distance de 4 cm.

Cependant, ces premiers travaux n'ont pas mis tout le monde d'accord et le marché est si prometteur que nombreux sont ceux qui ont tenté leur chance, et la tentent encore aujourd'hui. Conséquence : différentes technologies coexistent dans le domaine de la recharge sans fil, à la manière de ce qu'a connu celui du support optique, quand partisans du Blu-ray et du HD DVD bataillaient.

Les ondes radio

Les ondes radio, habituellement utilisées pour véhiculer de l'information, peuvent également servir à transporter de l'énergie. Tout dépend de ce que l'on en fait.

Les ondes radio ont pour intérêt de permettre une recharge en mouvement, et à des distances importantes de l'émetteur. Cette solution est sans nul doute l'une des plus flexibles pour l'utilisateur.

Elle n'est cependant pas exempte de défauts, le principal étant que la puissance reçue par le récepteur décroît rapidement avec la distance qui le sépare de l'émetteur.


Par ailleurs, aucun appareil mobile n'est équipé d'un dispositif capable de convertir les ondes radio en signal électrique qui permettra la recharge. Une coque est donc nécessaire pour que le transfert d'énergie opère.

Malgré ces défauts, la société américaine Energous a ainsi développé le projet Wattup. L'émetteur utilise plusieurs petites antennes afin de propager les ondes plus efficacement. Ce qui n'empêche pas le phénomène d'atténuation que nous évoquions au-dessus : à 1,5 m, l'appareil peut envoyer 4 W maximum sur quatre appareils, soit un total de 16 W. Entre 1,5 et 3 m, la puissance délivrée est divisée par deux, puis par quatre lorsque le récepteur est situé à 4,5 m.



Pour un smartphone, 4 W suffisent à effectuer une charge qui sera tout de même plus rapide via l'adaptateur secteur. Mais vous l'aurez compris, remplir les batteries de 3 ou 4 smartphones répartis dans la maison familiale est pour l'instant impossible.

Les ultrasons

La société Ubeam a récemment fait parler d'elle en présentant un dispositif au principe tout à fait similaire au précédent, à ceci près que les ondes radio, capables de voyager dans le vide, sont remplacées par des ultrasons, qui ont besoin d'un support comme l'air.

A phénomène différent, caractéristiques différentes : là où les ondes radio nécessitent des antennes et donc un émetteur aux dimensions suffisantes, la source des ultrasons peut être très fine (5 mm d'épaisseur) et être placée derrière un papier peint, par exemple.

Cette finesse est également intéressante du côté du récepteur : l'indispensable convertisseur pourra prendre la forme d'un film fin qui transformera les ondes sonores en un courant électrique utilisable par les smartphones.

Si la portée des ultrasons est relativement importante, ces ondes sont en revanche bloquées par les murs, contrairement aux ondes radio : pour charger un smartphone en toute liberté dans la maison, il faudra donc installer plusieurs émetteurs.



La société Ubeam, à l'origine de cette technologie, précise que son dispositif ne sera pas prêt avant deux ans, ce dernier nécessitant quelques réglages. Impossible pour le moment d'en connaître les caractéristiques exactes, notamment du point de vue de son rendement.

Enfin, l'histoire ne dit pas comment les animaux, et particulièrement les chiens, si sensibles aux ultrasons, réagiront à ce dispositif...

L'induction

Loin de ces deux techniques, il y a l'induction. Un phénomène physique très différent qui confère des possibilités tout autres aux dispositifs qui l'utilisent. Si les ondes radio ou les ultrasons permettent une recharge à distance et en mouvement (ce sont des systèmes dits « à champ lointain »), mais avec un rendement relativement faible, l'induction ne peut opérer de chargement qu'à courte distance (systèmes « à champ proche »), mais avec une excellente efficacité.

Le principe de l'induction est connu depuis bien longtemps et est utilisé massivement dans les transformateurs. Sans entrer dans le détail, sachez que ce phénomène physique implique de disposer, dans l'émetteur et le récepteur, de deux bobines placées autour d'un même axe. Cette technologie impose donc un alignement des deux bobines, et ne fonctionne qu'à très courte distance, mais peut se montrer particulièrement efficace, avec un rendement proche de 95%.


L'induction par résonance est une variante plus intéressante de ce principe, dans lequel les deux bobines ne doivent pas nécessairement être alignées et peuvent être davantage éloignées. Cette technologie est développée au MIT depuis 2006, et en 2007 est faite la démonstration de WiTricity (contraction de Wireless Electricity), un dispositif capable d'allumer une ampoule de 60W à deux mètres de distances. Problème : si on gagne en souplesse du point de vue de la distance ou du positionnement, on perd en rendement, qui n'atteignait alors que 40%.

Différentes recherches continuent dans cette voie. Une équipe coréenne est ainsi parvenue à générer, avec un dispositif utilisant l'induction par résonance, une puissance de 209 W à une distance de 5 m. Les chercheurs ont largement amélioré le rendement du procédé, mais sans pour autant le rendre acceptable, à l'heure où l'économie d'énergie est au centre des préoccupations.

Deux normes qui émergent, et pas de standard

Actuellement, c'est pourtant bel et bien cette induction par résonance qui semble vouloir s'imposer, via deux technologies toutefois moins ambitieuses : le Qi et Rezence.

Qi, le plus répandu

Qi (prononcez « Chi ») est sans nul doute le procédé le plus répandu à l'heure actuelle. Il utilise l'induction du côté du récepteur, et peut avoir recours à l'induction par résonance sur l'émetteur. Résultat : une efficacité qui varie entre 60 et 90%, une distance maximale de charge de 4,5 cm (qui permet par exemple de placer le dispositif sous une table), mais toujours une obligation d'aligner les bobines. Pour ce faire, émetteur et récepteur sont souvent équipés d'aimant qui aide au placement de l'appareil à recharger.

Pour pallier ce problème, certains constructeurs utilisent, dans l'émetteur, une bobine mobile, ou créent des surfaces de chargement disposant de plusieurs bobines. Des astuces qui autorisent une flexibilité accrue quant au placement du smartphone et qui n'est pas plus coûteux en énergie, puisque l'appareil communique avec la source pour déplacer la bobine dans un cas, ou activer celle qui est la mieux placée dans l'autre.

Qi a pour appui de grands noms comme Nokia, HTC, Google ou LG. Les Nokia Lumia 1520, Nokia Lumia 920, LG Nexus 4 et 5, LG G3 et HTC 8X sont ainsi compatibles, sans coque, avec le procédé Qi. De multiples chargeurs ont vu le jour, qu'il s'agisse d'appareils destinés au domicile ou à la voiture.

Samsung, qui jadis supportait également cette technologie, est depuis peu passé à l'ennemi, à savoir Rezence.

Rezence, la technologie qui monte

Créé en 2004 sous le nom de WiPower, ce procédé tombe dans l'escarcelle de Qualcomm dès 2010. Par la suite, le fondeur fédère autour de lui, dès 2012, l'alliance pour l'énergie sans fil (Alliance 4 Wireless Power), qu'ont rejoint Intel, Samsung, Texas Instruments, MediaTek, Dell ou Sony, notamment. Ce groupe inclut également WiTricity ou la Power Matters Alliance, qui ont rejoint l'alliance au début de l'année. Cette dernière a récemment trouvé un nom commercial pour sa norme : Rezence.

Que différencie Rezence de Qi ? L'utilisation obligatoire de l'induction par résonance, qui offre davantage de liberté quant au positionnement de l'appareil à charger. Elle a également l'avantage d'adapter la puissance émise sans que la source et le récepteur n'aient besoin de communiquer.

Si Rezence a pris un peu de retard sur Qi, les industriels qui le soutiennent pourraient largement faire pencher la balance en sa faveur dans un avenir proche. Reste à savoir si les constructeurs d'accessoires suivront. Les grandes enseignes que sont McDonald's ou Starbucks auront également leur rôle, elles qui pourront mettre à disposition des émetteurs dans leurs restaurants et participer ainsi à populariser une technologie qui n'en est qu'à ses prémices.

La problématique de santé

La promesse de la recharge sans fil, qui dépasse d'ailleurs le cadre de la mobilité, est séduisante : pouvoir utiliser ses appareils sans câble et sans se soucier du niveau de batterie serait sans nul doute un réel gain de confort. Les batteries en question n'auraient d'ailleurs plus qu'une utilité réduite, et leur taille pourrait diminuer. Pour offrir une finesse accrue aux smartphones et autres tablettes ? Pas si sûr, si ces derniers doivent être affublés d'une coque supplémentaire...

En dehors de ces considérations, une incertitude demeure : l'effet sur la santé humaine. Les effets physiques utilisés dans l'induction existent depuis longtemps dans notre quotidien (brosse à dents électrique, plaque à induction), sans conséquence connue sur le corps. Mais le recul en la matière reste faible. Et pour le moment, les puissances utilisées sont minimes. L'objectif avoué des industriels et autres groupes de recherche est d'étendre cette caractéristique afin de pouvoir éliminer définitivement les câbles électriques. Avec des effets sur la santé qu'il sera impossible de mesurer avant des décennies...