Transcript Sujet thèse FONGEOSEC Lot 7

PROPOSITION DE THÈSE
Développement d’un outil d’aide à la conception optimale du réseau
secondaire de distribution de chaleur d’une centrale géothermique
Contexte
Dans le cadre des Investissements d’Avenir (AMI Géothermie) de l’Agence de l’Environnement et de
la Maîtrise de l’Énergie (ADEME), le projet FONGEOSEC vise à concevoir et réaliser un démonstrateur
innovant d’une centrale géothermique haute enthalpie pour répondre aux grands enjeux
énergétiques français, européens et mondiaux.
Le consortium mobilisé est constitué de partenaires complémentaires offrant des références solides
dans le domaine de la géothermie (Fonroche Géothermie, coordinateur du projet, le BRGM,
Enertime, Flodim, Enesol Géothermie, LaTEP (UPPA), BPS Interim et Foragelec ; l’école des Mines de
Paris et l’ENSEGID en sous-traitants privilégiés), reprenant l’ensemble des maillons de la chaîne de
valeur et permettant ainsi l’émergence d’une véritable filière française à dimension internationale.
La figure suivante décrit le principe de la centrale géothermique.
Sujet
Dans le cadre de ce projet, une des missions du Laboratoire de Thermique Énergétique et Procédés
(LaTEP) est de développer un outil logiciel d’aide à la conception optimale du réseau secondaire de
distribution de chaleur de la centrale géothermique.
Les principales caractéristiques de la source géothermale sont connues : localisation, débit,
température, propriétés physico-chimiques du fluide… Le cycle ORC est localisé à proximité du puits.
Les consommateurs du réseau secondaire sont également supposés connus : nature, localisation,
puissance à fournir, niveau de température…
Les principales étapes envisagées sont les suivantes.
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Étude préliminaire : mettant en œuvre la « technologie du pinch », cette étape permettra de
déterminer la faisabilité des différents échanges thermiques et de proposer différentes structures
pour le réseau secondaire. Cette analyse n’est basée que sur des critères thermodynamiques et sera
affinée, dans l’étape suivante, par des techniques d’optimisation numérique pouvant intégrer les
aspects économiques.
•
Optimisation de la topologie du réseau secondaire : l’objectif est ici de déterminer la
topologie du réseau, ses paramètres de dimensionnement (longueur des branches du réseau) et de
fonctionnement (températures, débits…) de façon à maximiser les performances du double système
thermodynamique en cascade. Cette performance sera, dans un premier temps, exprimée en termes
économiques : maximisation du chiffre d’affaire incluant la puissance thermique fournie aux clients
du réseau secondaire et la puissance électrique fournie par le cycle ORC. Cette optimisation est
soumise à un ensemble de contraintes : puissance thermique à fournir aux clients, niveau de
température de cette puissance, pertes thermiques le long du réseau…
L’approche algorithmique est retenue ici. Elle s’appuie sur une étape de modélisation qui conduit
généralement à un problème de programmation en variables mixtes, linéaire (MILP) ou non linéaire
(MINLP). Le choix de l’algorithme de résolution dépend alors des caractéristiques numériques du
problème : linéarité, combinatoire, degré de liberté… Les principaux algorithmes, déjà utilisés au
LaTEP, sont les méta-heuristiques (recuit simulé, algorithmes génétiques) ou les algorithmes
déterministes (évaluation et séparation progressive, approximation externe…).
•
Analyse Exergo-économique : l’exergie est une grandeur thermodynamique qui mesure la
fraction maximale de travail que peut fournir un système en équilibre avec son environnement. Dans
un contexte de développement durable, l’analyse exergo-économique apporte une vision plus
globale, intégrant les aspects thermodynamiques et économiques.
Mot-clés
Géothermie ; Réseaux de distribution de chaleur ; Optimisation ; Analyse Exergo-économique
Durée du projet
Salaire
36 mois (Début du projet : octobre 2014)
1700 euros brut mensuel
2000 euros brut mensuel en cas d’activités
complémentaires : enseignement, valorisation…
Lieu
ENSGTI – LaTEP ; rue Jules Ferry ; 64000 Pau
Profil du candidat
Le candidat aura de solides compétences en thermodynamique, transfert thermique, mécanique des
fluides, programmation et modélisation/optimisation (optimisation numérique ; programmation
mathématique). Des qualités rédactionnelles seront appréciées. Une bonne maîtrise de l’anglais est
indispensable
Contacts
Jean-Michel RENEAUME : [email protected]
Sylvain SERRA : [email protected]
Les dossiers de candidature (CV, Lettre de motivation, Lettres de recommandation) doivent être
transmis par mail aux adresses ci-dessus.