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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2017

30/11/2017 - Armande CAPITAINE

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Agenda

  • Jeudi 30 novembre 2017 14:00-16:00 -

    Thèse Armande Capitaine

    Résumé :

    Récupération d’énergie à partir de piles microbiennes benthiques
    ... détails ...

    Lieu : Amphithéâtre CNRS Rhône-Auvergne (Villeurbanne)


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Armande Capitaine soutient sa thèse le 30/11/2017 - 14h00 - Amphithéâtre CNRS Rhône-Auvergne (Villeurbanne)

Titre :
Récupération d’énergie à partir de piles microbiennes benthiques

Jury :
Présidente : Wafa Achouak (CEA-CNRS-AMU)
Rapporteurs : Elie Lefeuvre (Université Paris Sud), Dejan Vasic (Université de Cergy-Pontoise)
Directeurs de thèse : Bruno Allard (Ampère), Gaël Pillonnet (CEA-LETI)
Examinateur : Benjamin Erable (CNRS – LGC)
Invité : Olivier Ondel (Ampère)

Résumé :
La récupération d’énergie ambiante est une solution efficace et respectueuse de l’écosystème pour alimenter de manière autonome des noeuds de capteurs. La pile microbienne benthique (BMFC) est un système récupérant l’énergie de la biomasse sédimentaire à l’aide du métabolisme électro-actif des bactéries présentes naturellement dans le milieu. Bien que prometteuse comme source d’énergie long terme pour des capteurs marins, ses niveaux de puissance (autour de 100 µW) et de tension (0,6 V en circuit ouvert) nous engage à mener une réflexion sur la conception de son interface électronique de récupération. La première partie de cette thèse détaille la conception de BMFCs de taille centimétrique faites en laboratoire en maintenant des conditions proches du milieu naturel. Une seconde partie s’intéresse à caractériser et modéliser le comportement électrique des BMFCs dans le domaine statique puis dynamique, en vue de concevoir le circuit de récupération de manière appropriée. A l’aide du modèle électrique statique, une interface de récupération est définie et optimisée de manière à extraire le maximum de puissance et maximiser le rendement de conversion. Le choix se porte sur le convertisseur flyback en mode de conduction discontinue. A l’aide d’un modèle prédisant les pertes du flyback validé expérimentalement, une étude portée sur la fréquence de découpage, le rapport cyclique et le choix des inductances couplées a permis d’atteindre un rendement de 82% et 64% pour une BMFC délivrant respectivement 90 µW et 30 µW. Une dernière partie s’intéresse à optimiser l’interface de récupération en prenant en compte les différentes variabilités de la BMFC. Notamment, l’intérêt du suivi du MPP est discuté et l’influence du comportement commuté du flyback sur les pertes dynamiques supplémentaires au sein de la BMFC est analysée grâce au modèle électrique dynamique de la BMFC déduit au second chapitre.



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