Efficacité énergétique (E2)

La maîtrise de l’énergie est l’un des enjeux majeurs à l’échelle de la planète pour les années à venir. Les technologies du numérique seront à la fois au coeur des préoccupations mais également sources de solutions. Tout système vise à répondre à des objectifs de minimisation de sa consommation énergétique avec des ordres de grandeur qui diffèrent selon les domaines et les applications. Dans un système énergétique intégrant des sources d’énergie renouvelables, l’optimisation énergétique vise à assurer l’équilibre Consommation/ Production - Stockage, tout en garantissant une bonne qualité de service. Dans le contexte spécifique d’un système embarqué, la gestion de l’énergie est fondamentale. Elle doit permettre de garantir le bon fonctionnement, l’augmentation de la durée de vie ou de fonctionnement (systèmes et capteurs autonomes, etc.) sous forte contrainte de miniaturisation et de masse. L’efficacité énergétique des réseaux de communication du futur constitue également un questionnement majeur. Par ailleurs, la vidéo représentant 80% du trafic internet, l’efficacité des techniques de compression et l’optimisation de la consommation d’énergie des codecs vidéo est primordiale pour minimiser l’empreinte énergétique des services vidéo. Ces différents exemples, pour ne citer que ceux-ci, montrent l’aspect central et transverse de la problématique de l’efficacité énergétique, telle que traitée au sein de différentes équipes de l’IETR.

• D’un point de vue technologique, où il faut être capable de concevoir des micro-sources d’énergie et des dispositifs de stockage de cette énergie dans un environnement fortement contraint.
• D’un point de vue gestion, où il faut pouvoir piloter les différents éléments d’un système électronique, les coordonner, pour qu’ils assurent leurs fonctions tout en ayant une bonne qualité de service globale (dans un réseau de capteurs communicants ou un système de contrôle d’un Smart Grid par exemple).
• Enfin, dans une optique où les systèmes communicants doivent devenir autonomes en énergie, il faut en outre s’assurer que les stratégies de pilotage développées sont issues de calculs également peu consommateurs en énergie.

• ASIC : l'un des axes de recherche de l'équipe ASIC est lié à l'amélioration de l'efficacité énergétique au niveau du composant à savoir : modèles de gestion de la consommation dans les cycles et outils de conception, redéfinition des architectures cibles et développement de solutions intégrant la récupération d'énergie pour les calculs intermittents et contextes low power (IoT).
• AUT : l’équipe AUT travaille depuis plusieurs années sur les mécanismes de coordination entre producteurs d’énergie et différents consommateurs à l’échelle du bâtiment et du quartier. Elle développera ici des stratégies de coordination, en cherchant la complémentarité avec les méthodes développées par les autres équipes (ex. SIGNAL). Les modèles et contraintes des micro-producteurs, des dispositifs de stockage et des besoins énergétiques des consommateurs seront déterminés conjointement avec les autres équipes.
• FunMAT : la contribution de l’équipe FunMAT consistera à proposer des matériaux performants mettant en jeu un ou plusieurs mécanismes de transduction à haut rendement de conversion, tels que les effets piézo-, ferro-, pyro-, flexo- et photo-électriques. Les potentialités déjà avérées de ces matériaux intrinsèquement actifs pour la récupération de micro-énergie ambiante et le stockage de l’énergie permettront de développer des modèles pour leur intégration en tant que microgénérateurs pour l’auto-alimentation des systèmes communicants à basse consommation.
• OASiS : la contribution de l’équipe OASiS s’inscrit dans l’apport de solutions dans la récupération, la production et le stockage d’énergie pour des systèmes communicants autonomes. La source visée est la conversion photovoltaïque de la lumière. Les spécificités de cette solution pourront être explicitées et son intégration dans les mécanismes de coordination développés dans E2.
• SIGNAL : l’équipe SIGNAL mettra ses compétences au service de E2 en utilisant sa connaissance des systèmes de communications numériques et des systèmes embarqués et sécurisés communicants pour faire face à la nécessaire sobriété numérique. L’objectif est la recherche permanente d’un compromis efficacité énergétique/efficacité spectrale : formes d’onde à hautes efficacités énergétiques, gestion de la consommation des équipements à travers le paradigme de la radio intelligente et de la radio verte, allocation des ressources et accès opportuniste au spectre, apport des techniques multi-antennes, ...
• VAADER : les travaux de l’équipe VAADER sur l’efficacité énergétique s’inscrivent selon deux thématiques. La première vise à proposer des outils de conception de systèmes numériques permettant d’optimiser différents paramètres dont la consommation d’énergie. La seconde vise à optimiser la consommation d’énergie des systèmes de traitement vidéo et plus spécifiquement sur les parties compression et transmission vidéo (optimisation énergétique des codecs vidéo). Dans ce contexte, des travaux sont menés sur la réduction de la complexité de traitement du processus d’encodage à l’aide de techniques d’apprentissage automatique.

• Plateforme MATRIX travaillant notamment sur des surfaces et des matériaux dédiés à la récupération d’énergie
• Plateforme SMART & SECURE ROOM spécialisée sur des sujets de consommation énergétique des bâtiments et de la résilience des smartgrid