ARMINES - Ecole des Mines de Paris

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1600 personnes sur 4 sites : Paris, Évry, Fontainebleau, Sophia Antipolis 600 permanents , 1000 étudiants (22% étrangers) Ingénieurs civils (120 / an) : Paris 3ème cycle (Doctorants & Mastères, 330 /year) : Tous sites

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19 Centres de Recherche

PHOTON – Septembre 2004

Centre d’Energétique Sophia Antipolis

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53 personnes :

– 23 chercheurs permanents – 9 techniciens et personnels administratifs – 21 doctorants 

Budget 2.7 M€ dont 1.5 M€ contrats

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4 groupes de recherche à Sophia Antipolis

   

ENR Matériaux pour l'énergie Procédés plasma Télédétection et modélisation PHOTON – Septembre 2004

MOTIVATIONS

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Un constat partagé :



Epuisement des réserves

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Contraintes environnementales L'avenir énergétique est à construire



Nos missions :



Imaginer, évaluer les alternatives énergétiques du futur

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Technologies, contrôle/commande, outils d'aide à la décision, … Optimiser les systèmes énergétiques Favoriser le développement des énergies "durables" PHOTON – Septembre 2004

We Are Here 2050

World Oil:

Depletion, Geopolitics, CO

2

We Are Here 1850 2150

World Coal:

Depletion, Land Impacts, CO

2

We Are Here 1900 2050

World Gas: Depletion, Geopolitics, CO

2

We Are Here Breeder Reactors Uranium 1950 2075 World Nuclear: Either Depletion or Plutonium Economy, Weapons, Waste, Accidents

We Are Here 2050 1900

Hydroelectric:

Geographic Limitations

We Are Here

Renewable Energy:

Infinite, Clean

Quel avenir énergétique ?

PHOTON – Septembre 2004

Les Systèmes Hybrides

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Intérêt des systèmes hybrides

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Principales difficultés



Dimensionnement



Gestion

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Le projet hybride PV/Diesel du Centre d’Energétique à Sophia-Antipolis



Le projet hybride PV/H2 PVFCSYS

PHOTON – Septembre 2004

Pourquoi des Systèmes Hybrides ?



Systèmes ENR autonomes :



Petites unités (SHS, < kW)

 – Destinées aux besoins isolés – Fourniture réduite et/ou discontinue

Centrales PV (Quelques kW)

– Un compromis à trouver : • •

Economie d’investissement



Service permanent



service intermittent surdimensionnement PHOTON – Septembre 2004

Pourquoi des Systèmes Hybrides ?



Les Hybrides – Association :



D’une ou de plusieurs ressources ENR (caractère aléatoire)

 

D’une ressource contrôlable (Diesel) D’un stockage



Avantages :

 

Pas de surdimensionnement du système ENR Qualité de service PHOTON – Septembre 2004

Pourquoi des Systèmes Hybrides ?

 

Hybride -> Micro réseau

  

Insertion dans le processus d'électrification rurale Courant standardisé 220 V ~ Adaptation à la demande

Pénétration des ENR

 

Pays fortement électrifiés (potentiel SHS faible) Réseaux existants PHOTON – Septembre 2004

EOLIENNE PV PETITE HYDRAULIQUE

Difficultés : Conception

Architectures + Tailles différentes BATTERIE + _ DIESEL D VOLANT ’INERTIE

PHOTON – Septembre 2004

Difficultés : Dimensionner

+ _ ?

PHOTON – Septembre 2004

Difficultés : Gestion

puissance générée [ W ] 3000

puissance diesel

2000

déconnexion PV partielle

1000 0 0 état de charge 1 0.5

0 0 1 2 1 temps [ jours ] 2

PHOTON – Septembre 2004

Le Banc d’Essais

PV 3.0 kWc 48 V 48 V déconnexion BATTERIE 18.7 kWh 390 Ah / 48 V

V ,

J Régulateur

= ~

220 V~ CHARGE 0 - 3.8 kW 220 V start / stop régulation G~ DIESEL 3.2 kW 220 V

PHOTON – Septembre 2004

Le Simulateur HYPSIM

•Environnement Matlab •Deux thèses •Simulation •Optimisation (recherche des paramètres de dimensionnement PV/Diesel/Batterie par minimisation d'un critère technico économique)

PHOTON – Septembre 2004

… et d’autres Hybrides



Système PV/Eolien (Projet INCO, Ouzbekistan

 

6 kW PV 3 kW Eolien



Batterie + réseau (Application télécoms)

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PV/Hydrogène (Projet PVFCSYS)



3kW PV

  

3kW electrolyseur 4 kW PàC Batterie tampon, stockage H 2 et 0 2 PHOTON – Septembre 2004

PVFCSYS

Projet européen (ERK-CT1999-00017)

Deux pilotes : -Banc d'essais à Sophia Antipolis (CENERG, F) -Site pilote à Agrate (ST, I)

Web site: http://pvfcsys.cma.fr

PVFCSYS

Principe

PVFCSYS

Banc d'essais – Sophia Antipolis

H 2 O 2

400 l hydrogen at 10 bar 200 l oxygen at 10 bar 3,6 kW alkaline EL Hydrogen systems 4 kW PEM FC Denora

PVFCSYS

Pilot site – Agrate

2 kW PEM FC Axane 3,6 kW PV Phowatt

4 m 3 Hydrogen at 10 bar Connected to the Hydrogen network

3,4 kW alkaline EL Hydrogen systems

PVFCSYS

Site Web/Monitoring Chaque jour, valeurs horaires : 1.

•

Irradiation

• •

Production PV Energie electrolyseur

• •

Energie PàC Charge 2.

3.

Une "infinité" de problèmes technologiques restent à surmonter, mais ils sont identifiés La question de la compétitivité économique ne se pose pas aujourd'hui …