Microsources d'énergie

Les recherches sur la réalisation de dispositifs de récupération d’énergie vibratoire fonctionnant sur une large bande de fréquence mettent en œuvre des transducteurs piézoélectriques ou électromagnétiques. Nous avons modélisé, réalisé et caractérisé des oscillateurs bistables et nous avons développé et réalisé des circuits non-linéaires d’extraction d’énergie dédiés pour les deux types de transduction. La caractéristique bistable permet d’améliorer le comportement fréquentiel (augmentation de la bande passante), tandis que les circuits d’extraction d’énergie non-linéaires permettent d’améliorer la densité maximale de puissance. Les dispositifs de récupération d’énergie bistables ont été mis au point sur la base d’actionneurs piézoélectriques
APA (Cedrat Technologie©) pour lesquels nous avons également conçu les circuits électroniques adéquats.
 
Ces dispositifs innovants permettent d’obtenir des densités de puissance de plusieurs mW/cm3 pour des accélérations de 10m.s-2 (1g) et offrent des bandes passantes de plusieurs dizaines de Hz.
Dans le cadre d’un projet sur le développement de structures hybrides piézoélectriques pour microsources d’énergies, nous étudions également des structures électromécaniques vibrantes constituées de deux membranes souples et d’une colonne de fluide. Cette architecture permet de réaliser des dispositifs vibrant à basse fréquence pour un encombrement réduit et constitue un piston déformable permettant une isolation thermique efficace entre deux chambres. Elle est mise en œuvre dans une micromachine de Stirling dont la modélisation et l’optimisation sont en cours pour la récupération d’énergie thermique (puissance visée : 1kW/m²). Un programme ANR ayant débuté en 2013 vise la réalisation de ces transducteurs thermoélectriques originaux par des procédés de fabrication collective.

 

Contact : Adrien Badel

 

Thèses

Koki Yamamoto
Générateur MEMS bistable : solution pour l’alimentation des capteurs pour des bâtiments intelligents
en cours (2016-)
Directeurs/encadrants : Fabien Formosa, Adrien Badel

Interface électrique adaptative dynamiquement au spectre fréquentiel pour récupération d'énergie vibratoire large bande
Adrien Morel
en cours (2016-)
Directeurs/encadrants : Adrien Badel

Approche multi-physique couplée pour la miniaturisation de génératrice de courant électromécanique
Aurélien Carré
en cours (2016-)
Directeurs/encadrants : Emile Roux, Laurent Tabourot

Études de systèmes thermo-fluidiques oscillants pour des applications de récupération d'énergie et d'évacuation de chaleur
Thomas Monin
en cours (2014-)
Directeurs/encadrants : Fabien Formosa, Luc Frechette (Université de Sherbrooke, Canada)

Développement d’une machine de Stirling bas coût pour la valorisation d’énergie thermique
Gwyddyon Feniès
2013-2016
Directeurs/encadrants : Fabien Formosa, Julien Ramousse (LOCIE, USMB), Adrien Badel

Développement de structures hybrides piézoélectriques pour micro sources d’énergies
Florian Huet
en cours (2012-2016)
Directeurs/encadrants : Adrien Badel, Fabien Formosa, Jacques Lottin

Oscillateurs non linéaires pour dispositifs de récupération d’énergie vibratoire

Weiqun Liu
2011-2014
Directeurs/encadrants : Fabien Formosa, Amen Agbosssou (LOCIE, USMB), Adrien Badel

Circuits d’extraction d’énergie non linéaires pour dispositifs de récupération d’énergie vibratoire
Yipeng Wu
2011-2014
Directeurs/encadrants : Adrien Badel, Amen Agbosssou (LOCIE, USMB), Fabien Formosa

Microgénération d'énergie à partir des vibrations ambiantes
Emmanuelle Arroyo
2009-2012
Directeurs/encadrants : Adrien Badel, Jacques Lottin


Projet de maturation PULSCE

PULSCE (Pulsation Cell) est un projet de maturation technologique du laboratoire SYMME, financé par la SATT Linksium. Il propose des générateurs alternatifs aux batteries, basés sur la récupération de l’énergie vibratoire ambiante. Ces générateurs permettent l’alimentation d’objets communicants sans fil dans des environnements sévères ou difficiles d’accès, là où l’utilisation de piles électrochimiques n’est pas envisageable ou implique des coûts d’entretien élevés.
La technologie développée repose sur l’utilisation d’oscillateurs piézoélectriques non-linéaires qui permettent des performances optimales même en cas de variabilité importante du spectre des vibrations ambiantes dans la bande [1Hz – 100Hz]. Elle met également en œuvre des convertisseurs électriques spécifiques qui effectuent la mise en forme et le stockage de l’énergie électrique générée, et qui fournissent une tension de sortie régulée.


Domaines d’application :
En proposant une source d’électricité robuste à partir des vibrations ambiantes, les générateurs PULSCE peuvent bénéficier à des applications où la maintenance est critique, où les coûts associés sont importants et où l’utilisation de capteurs autonomes communicants pour la surveillance des installations est une solution pour baisser ces coûts.
Ainsi, ces générateurs visent par exemple l’alimentation de capteurs pour la surveillance de pièces aéronautiques, de canalisations enterrées, de structures ferroviaires, de machines tournantes, etc.

Subventions

  • REVILABA (Récupération d'Énergie Vibratoire Large Bande)
  • READMI (Apport à distance de l'énergie et de la commande à des micro-convoyeurs intelligents)
  • MISTIC (Micro générateurs Stirling pour la récupération d’énergie thermique basse température)

Région Rhône-Alpes ARC 4 (Energies)

Université Savoie Mont Blanc

Assemblée des Pays de Savoie

Partenariats/Collaborations

Université de Sherbrooke

 

CETIM-CTDEC

ST-Microelectronics

Axe de recherche concerné

Matériaux et Systèmes pour l'Energie

Laboratoire SYMME
Maison de la mécatronique - 7, chemin de bellevue
74940 Annecy-Le-Vieux
Tél. + 33 450 096 560
Fax. +33 450 096 543
direction.symme [at] univ-savoie.fr