Systèmes autonomes en énergie

La multiplication des équipements électroniques portables ainsi que le développement des environnements intelligents sans fil impliquent un large panel de capteurs communicant sans fil devant être intégrés à tous types de structures (vêtements, machines, ouvrages de génie civil, véhicules…) et posent de manière cruciale le problème de l’énergie. Comment en effet fournir l’énergie nécessaire à ces divers systèmes en absence de câblage et sans trop sacrifier le volume, le poids ou l’autonomie par l’usage de batteries ? La réponse à l’autonomie en énergie est certes en partie apportée par les microbatteries, mais les limites sont vite atteintes quand l’application est concernée par de longues durées de vie, et/ou un fonctionnement en régime extrême (hautes et basses températures notamment), sans même considérer la question de la pollution dans le cas de capteurs abandonnés.

C’est pourquoi pour résoudre le problème de l’autonomie d’énergie dans les systèmes distribués, de nombreuses études sont en cours portant sur les microsystèmes de récupération de l’énergie : par vibration mécanique, ondes électromagnétiques, gradients de température, variation de pression, etc…

Pour ces systèmes, un stockage intermédiaire de l’énergie est toutefois nécessaire avant utilisation par les circuits de traitement du signal. A noter que dans le cas des applications aéronautiques (températures extrêmes), le stockage de l’énergie de type électrostatique (supercondensateurs) est une voie quasiment imposée. Les supercondensateurs présentent par ailleurs des densités de puissance bien supérieures à celles des batteries, tout en conservant des densités d’énergie relativement élevées.

Dans ce contexte, les activités du groupe ISGE ont pour objectifs de relever les défis liés, d’une part à l’autonomie en énergie, et d’autre part aux régimes extrêmes de fonctionnement dans le domaine des réseaux de capteurs sans fil pour applications aéronautiques et spatiales. Elles se déclinent selon deux axes majeurs: