Des capteurs autonomes innovants pour la surveillance et le suivi des procédés

La majorité des capteurs de l’internet des objets utilisés dans des réseaux sans fil tels que LoRaWAN^TM , sont alimentés par batterie. Cette source d’énergie embarquée, associée à la transmission sans fil des données, facilite grandement l’installation de ces capteurs en éliminant le besoin d’une infrastructure électrique. Toutefois, bien qu’ils puissent fonctionner plusieurs années selon la fréquence d’envoi des données, ces capteurs finissent par nécessiter une recharge ou un remplacement de leur batterie.

Pour répondre à cette limitation, une solution innovante a été développée par la compagnie MOIZ^TM , qui propose un module autonome nommé Harvestree^TM, conçu spécifiquement pour les environnements industriels exigeants où la maintenance est difficile et coûteuse. En effet, ce module fonctionne grâce à la récupération d’énergie thermique : il suffit qu’il soit fixé sur une surface dont la température est d’au moins 7°C plus chaude ou plus froide que celle de l’air ambiant pour qu’il convertisse cette différence en électricité. Cette énergie alimente ensuite l’ensemble du système, éliminant ainsi le besoin de batteries ou de câblage.

Module HarvestreeTM commercialisé par la compagnie MOÏZ.

« Chez Rio Tinto, nous nous engageons dans des technologies capables de transformer durablement nos industries et de renforcer leur performance. Nous travaillons avec la start-up MOÏZ depuis 2021 et avons été séduits par les possibilités offertes par leur technologie qui permet de simplifier l’installation de nouveaux capteurs dans nos usines de production d’aluminium par électrolyse. Nous voyons un fort potentiel d’intégration de leur solution dans des environnements industriels exigeants. », souligne Olivier MARTIN, Chief  Technology Officer, Rio Tinto Aluminium.

Des cas d’usage à fort potentiel, déjà en action

Lors de l’arrêt d’une cuve d’électrolyse, des cales de court-circuitage sont installées pour permettre à l’intensité série de continuer à circuler vers la cuve suivante. Le bon contact électrique de ce système est alors essentiel, car toute dérive pourrait compromettre l’ensemble de la série. Dans ce contexte d’intégrité opérationnelle, les cales des cuves arrêtées sont donc régulièrement inspectées par un opérateur.

C’est pourquoi la surveillance des cales de court-circuitage en continu par capteurs auto-alimentés Harvestree^TM s’est montrée comme la solution la plus rapidement opérationnelle. Ce cas d’usage répond à un besoin immédiat des électrolyses, car il permet d’améliorer la sécurité de la série tout en réduisant les opérations manuelles. En effet, grâce à un ensemble d’étaux, le système s’installe rapidement sur les conducteurs autour de la zone critique et permet ainsi une surveillance continue de la tension et de la température de la cale, le tout sans câblage ni batterie.

Démonstration de la solution de surveillance des cales de court-circuitage à Alma.

Une première preuve de concept a été réalisée en 2023 au LRF sur les Cuves de Nouvelle Génération suivis d’une démonstration de la solution à l’usine d’Alma. Cette étape a finalement conduit à une commande d’une cinquantaine de modules début 2025 pour la surveillance des cales de l’usine.

Une solution polyvalente pour répondre aux besoins

Grâce aux développements itératifs exprimés conjointement par le CRDA, les services techniques et le LRF, la dernière version du module couvre aujourd’hui une part importante des besoins en instrumentation des usines. En effet, le module est capable de lire jusqu’à quatre capteurs couvrant une vaste gamme de mesures, notamment : température, différence de potentiel, vibration, jauge de contrainte, potentiomètre etc.

Les données sont ensuite transmises via le réseau LoRaWAN^TM en mode privé, garantissant une communication sécurisée et à longue portée.

Ainsi, grâce à sa robustesse face aux conditions extrêmes et à sa grande polyvalence, le module Harvestree^TM s’impose comme une solution fiable et performante pour la surveillance continue des procédés industriels dans une logique d’industrie 4.0.