Disposer au sein dun système miniature, de micro actionneurs puissants intégrables, compatibles MEMS, bas coût et dont lénergie est disponible facilement est un challenge permanent depuis la naissance des microsystèmes dans les années 90 et qui saccentue avec la miniaturisation croissante. Dans les années 95, les matériaux énergétiques ont suscité lintérêt de la communauté scientifique car ils sont une source très intéressante dénergie embarquable. Typiquement, la combustion de composés hydrocarbonés produit 50MJ/kg, celle de matériaux énergétiques solides produit entre 3-6MJ/kg alors quune batterie Lithium moderne stocke à peine 0.9MJ/kg. Si les matériaux énergétiques peuvent être intégrés facilement dans des microsystèmes fonctionnels à partir des techno MEMS, la micro pyrotechnie peut représenter une avancée importante pour le micro actionnement de puissance. Le LAAS a initié la micropyrotechnie en 1995 pour des applications médicales et de micro micropropulsion, micro amorçage. Depuis dautres équipes en Europe, aux USA et en Asie ont initié des travaux dans le domaine en intégrant divers matériaux énergétiques dans des microsystèmes pour générer des micro poussées, des gaz, réaliser des micro amorçages ou tout simplement servir de sources dénergie pour chauffer, altérer des surfaces, souder. A partir dune idée innovante, est née une nouvelle discipline technologique que lon a appelée micropyrotechnie mais que dautres nomment « explosives technology », « micro detonic », « micro energetic ». Lexposé donnera les points clés et les travaux majeurs réalisés au LAAS en micropyrotechnie pour le micro actionnement de puissance embarqué. Parmi eux on peut citer les travaux sur la micro initiation, la micro combustion, lintégration technologique& Aujourdhui la tendance à la miniaturisation extrême et à la complexification soulève de nouveaux verrous technologiques et scientifiques et place le matériau énergétique au centre des préoccupations fondamental es. Nous discuterons en perspective, de lévolution de la micropyrotechnie avec notamment, la recherche et lélaboration de nouveaux matériaux énergétiques nano structurés ainsi que le développement doutils de modélisation multi physiques nécessaires pour la conception de systèmes de plus en plus complexes où cohabitent des fonctions chimiques, thermiques, fluidiques, mécaniques, électroniques& null null

Mes activités de recherche se situent à l'interface entre le développement des technologies et le traitement du signal, elles concernent la conception et l'intégration des systèmes analogiques et mixtes pour l'acquisition des signaux physiques et les premières étapes du traitement. Le domaine d'application des systèmes conçus est essentiellement les télécommunications. L'objectif général est de poursuivre l'augmentation des capacités des systèmes : une plus grande bande traitée avec une bonne résolution pour augmenter le débit des communications, en tirant profit de l'évolution des technologies CMOS avancées ou des technologies émergentes qui proposent un élément de traitement élémentaire toujours plus rapide. Les axes de recherche développés pour cet objectif portent sur l'innovation architecturale, au niveau système ou au niveau circuit, et la modélisation comportementale multi niveaux multi domaines pour gérer la conception et la simulation de systèmes électroniques de plus en plus complexes.

Le " Power-to-Gas " pourrait devenir une solution attractive pour le stockage des énergies renouvelables, pourvu que des électrolyseurs soient capables de fonctionner efficacement dans des conditions intermittentes à un coût abordable. Ce travail a pour objectif d'évaluer la faisabilité technique du fonctionnement intermittent de systèmes d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) autour de 1073 K. Des conditions réalistes défavorables sont considérées, consistant en un système autonome sans source externe de chaleur et intégrant une compression d'hydrogène à 3 MPa. La problématique se compose de deux aspects : i) la gamme de fonctionnement du système, limitée à 60-100% en raison de gradients thermiques, est étendue via des stratégies de contrôle efficaces, ii) des procédures sont définies pour minimiser l'impact de l'intermittence sur la durée de vie. Premièrement, une stratégie de contrôle modulaire est proposée, consistant en l'utilisation de plusieurs unités indépendantes qui fonctionnent dans une gamme de puissance tolérable, ou sont arrêtées. La gamme de fonctionnement du système est ainsi étendue à 15-100% dans le cas de quatre unités. Une stratégie de contrôle complémentaire, consistant en un chauffage électrique interne, permet d'étendre la gamme de fonctionnement en réduisant les gradients thermiques, mais elle est susceptible de diminuer la durée de vie. Elle n'est donc appliquée qu'à une unité afin de suivre la courbe de charge et d'étendre la gamme de fonctionnement du système à 3-100%. Deuxièmement, 1800 cycles électriques on-off sont appliqués à une SOEC sans impact sur la dégradation, ce qui montre que des arrêts/démarrages répétés ne diminuent pas la durée de vie. De plus, des procédures de démarrage, standby et arrêt sont définies. Enfin, deux études de systèmes Eolien-SOEC et Solaire-SOEC fonctionnant pendant un an montrent que, avec les stratégies de contrôle implémentées, le système SOEC stocke la puissance appliquée avec un rendement de 92% sur PCS en moyenne, alors que les unités fonctionnent dans des conditions tolérables mis à part une unité qui suit la courbe de charge et est susceptible d'avoir une durée de vie diminuée.

Le « Power-to-Gas » pourrait devenir une solution attractive pour le stockage des énergies renouvelables, pourvu que des électrolyseurs soient capables de fonctionner efficacement dans des conditions intermittentes à un coût abordable. Ce travail a pour objectif d'évaluer la faisabilité technique du fonctionnement intermittent de systèmes d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) autour de 1073 K. Des conditions réalistes défavorables sont considérées, consistant en un système autonome sans source externe de chaleur et intégrant une compression d'hydrogène à 3 MPa. La problématique se compose de deux aspects : i) la gamme de fonctionnement du système, limitée à 60-100% en raison de gradients thermiques, est étendue via des stratégies de contrôle efficaces, ii) des procédures sont définies pour minimiser l'impact de l'intermittence sur la durée de vie. Premièrement, une stratégie de contrôle modulaire est proposée, consistant en l'utilisation de plusieurs unités indépendantes qui fonctionnent dans une gamme de puissance tolérable, ou sont arrêtées. La gamme de fonctionnement du système est ainsi étendue à 15-100% dans le cas de quatre unités. Une stratégie de contrôle complémentaire, consistant en un chauffage électrique interne, permet d'étendre la gamme de fonctionnement en réduisant les gradients thermiques, mais elle est susceptible de diminuer la durée de vie. Elle n'est donc appliquée qu'à une unité afin de suivre la courbe de charge et d'étendre la gamme de fonctionnement du système à 3-100%. Deuxièmement, 1800 cycles électriques on-off sont appliqués à une SOEC sans impact sur la dégradation, ce qui montre que des arrêts/démarrages répétés ne diminuent pas la durée de vie. De plus, des procédures de démarrage, standby et arrêt sont définies. Enfin, deux études de systèmes Eolien-SOEC et Solaire-SOEC fonctionnant pendant un an montrent que, avec les stratégies de contrôle implémentées, le système SOEC stocke la puissance appliquée avec un rendement de 91% sur PCS en moyenne, alors que les unités fonctionnent dans des conditions tolérables mis à part une unité qui suit la courbe de charge et est susceptible d'avoir une durée de vie diminuée. / Power-to-Gas could become an attractive solution for renewable electricity storage, provided that affordable electrolysers are able to operate efficiently under intermittent conditions. This work aims to assess the technical feasibility of operating intermittently a Solid Oxide Electrolysis Cell (SOEC) system around 1073 K. Realistic unfavourable conditions are considered, consisting in a standalone system operated with no external heat source and integrating hydrogen compression to 3 MPa. Two challenges are tackled in this work: i) the system power load range, limited to 60-100% due to thermal gradients, is extended via efficient control strategies, ii) procedures are defined to minimise the impact of the intermittency on the lifetime. First, a modular control strategy is proposed, consisting in the use of several SOEC units which are either operated in a tolerable power load range, or switched off. The system power load range is hence extended to 15-100% in the case of four units. A complementary control strategy, consisting in internal electrical heating, enables to extend the load range by reducing thermal gradients, but it may decrease the lifetime. Thus, it is applied to only one unit for it to follow the load curve and extend the system power load range to 3-100%. Secondly, 1800 on-off electric cycles are applied to an SOEC with no degradation increase, which shows that repeated start/stops do not decrease the lifetime. Start-up, standby and shut-down procedures are also defined. Finally, two case studies of Wind-SOEC and Solar-SOEC systems operated over one year show that, with the implemented control strategies, the SOEC system stores the applied power with an average efficiency of 91% vs. HHV, while units operate under tolerable conditions apart from one unit which follows the load curve and may have a decreased lifetime.