Référent : Adrien Morel
Les projets de ce thème portent sur la récupération, la conversion et la transmission d’énergie pour des puissances allant du µW au W.
Récupération d’énergie vibratoire
Nos travaux portent principalement sur la récupération optimale de l’énergie vibratoire des milieux environnant les capteurs et autres dispositifs de faible consommation électrique, pour les rendre entièrement autonomes en énergie et affranchis des contraintes des batteries. Nous combinons la conception conjointe de récupérateurs mécaniques, reposant sur l’utilisation de matériaux piézoélectriques, et de circuits électriques autonomes pour une extraction et un conditionnement optimal de l’énergie.
Bancs de tests automatisé et exemples de résultats numériques obtenus par des millions de simulations sur supercalculateurs :
Nous cherchons notamment à tirer parti des non-linéarités de ces systèmes qui peuvent induire des comportements à la fois fascinants d’un point de vue scientifique et prometteurs d’un point de vue applicatif, pour une efficacité énergétique accrue. Nos recherches s’appuient sur des modèles analytiques, des simulations numériques intensives via Python et Matlab sur des supercalculateurs et des bancs d’essai automatisés.
Transmission de puissance sans fils
Nous travaillons aussi sur des solutions innovantes pour la transmission d’énergie sans fil : nous nous concentrons sur l’utilisation de champs magnétiques à très basse fréquence afin d’alimenter des systèmes au travers des parois conductrices, au sein d’environnements sévères, ou pour des applications biomédicales. Nos recherches portent sur le développement de récepteurs électromécaniques non-linéaires, compacts et innovants, ainsi que sur les solutions d’électronique de puissance associées et gérant de multiples récepteurs de manière granulaire pour transmettre simultanée des informations et de l’énergie entre un émetteur et un récepteur.
Synoptique d’un système de transfert d’énergie sans fil électrodynamique et exemples de prototypes :
Gestion de l’énergie dans un système à énergies renouvelables
L’objectif principal de ce sujet est d’élaborer une stratégie hiérarchisée intelligente permettant la gestion en temps réel de l’énergie au sein d’un micro-réseau basé sur des énergies renouvelables avec stockage d’énergie et véhicules électriques (vélos électriques). Diverses méthodes sont envisagées dans cette recherche, telles que la logique floue, l’optimisation par essaim de particules, entre autres. Pour valider ces approches, les scénarios étudiés sont testés au moyen d’un démonstrateur. Ce dernier se compose d’une borne de recharge dédiée aux vélos électriques connectés, alimentée soit par des sources d’énergie renouvelable, des batteries stationnaires, ou encore directement par les véhicules eux-mêmes.
Micro-réseau avec stratégie de gestion et de contrôle de l’énergie en temps :
Récupération d’énergie thermique
L’autre source d’énergie ambiante que nous cherchons à valoriser est la chaleur. Nous travaillons sur la conception de micro-générateurs thermoélectriques fondés sur le cycle thermodynamique de Stirling. Cette approche s’avère prometteuse, non seulement en termes de rendement théorique (qui peut atteindre celui de Carnot), mais aussi en ce qui concerne les possibilités de développement futures et d’améliorations techniques. Dans le cadre d’une collaboration avec l’université de Sherbrooke et FEMTO-ST, nous avons proposé un concept innovant de micromoteur Stirling. Ce dernier est conçu pour être fabriqué grâce aux technologies avancées des mini et microsystèmes. Avec un volume compris entre 0,1 et 10 cm³ et un rendement de l’ordre de 25 % de celui théorique de Carnot, ce micromoteur est conçu pour fonctionner avec des sources thermiques capables de produire des températures allant de 50 à 300 °C.
Modèle électrique équivalent du micro moteur ; éclaté CAO ; élément central isolant ; et membranes instrumentées du micromoteur :
