PHOTON – Septembre 2004PHOTON – Septembre 2004

ARMINES - Ecole des Mines de Paris 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 19 Centres de Recherche

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Centre d’EnergétiqueSophia Antipolis

53 personnes :– 23 chercheurs permanents– 9 techniciens et personnels administratifs– 21 doctorants

Budget 2.7 M€ dont 1.5 M€ contrats

4 groupes de recherche à Sophia Antipolis ENR Matériaux pour l'énergie Procédés plasma Télédétection et modélisation

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MOTIVATIONS

Un constat partagé : Epuisement des réserves Contraintes environnementales L'avenir énergétique est à construire

Nos missions : Imaginer, évaluer les alternatives énergétiques du

futur Technologies, contrôle/commande, outils d'aide à la

décision, … Optimiser les systèmes énergétiques Favoriser le développement des énergies "durables"

World Oil: Depletion, Geopolitics, CO2

1850

We Are Here

1850 2050

World Coal: Depletion, Land Impacts, CO2

1850

We Are Here

2150

World Gas: Depletion, Geopolitics, CO2

1900

We Are Here

2050

World Nuclear: Either Depletion or Plutonium Economy,

Weapons, Waste, Accidents

1950

We Are Here

Uranium

BreederReactors

2075

Hydroelectric: Geographic Limitations

1900

We Are Here

2050

Renewable Energy: Infinite, Clean

We Are Here

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Quel avenir énergétique ?

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Les Systèmes Hybrides Intérêt des systèmes hybrides

Principales difficultés Dimensionnement Gestion

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

Le projet hybride PV/H2 PVFCSYS

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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 intermittent• Service permanent surdimensionnement

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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

Pourquoi des Systèmes Hybrides ?

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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

Pourquoi des Systèmes Hybrides ?

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Difficultés : Conception

PV

PETITEHYDRAULIQUE

EOLIENNE

DIESEL

BATTERIE

+ _

Architectures+

Tailles

différentes VOLANTD ’INERTIE

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Difficultés : Dimensionner

+_ ?

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Difficultés : Gestion

0

1000

2000

3000

0 1 2

puissancegénérée [ W ] puissance diesel

état de charge

0

0.5

1

0 1 2temps [ jours ]

déconnexion PVpartielle

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Le Banc d’Essais

PV3.0 kWc48 V

BATTERIE18.7 kWh390 Ah / 48 V

=~

DIESEL3.2 kW

220 V

48 V 220 V~

Régulateur

V ,

G~

start / stoprégulation

CHARGE0 - 3.8 kW

220 V

déconnexion

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Le Simulateur HYPSIM

•Environnement Matlab

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

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… et d’autres Hybrides Système PV/Eolien (Projet INCO,

Ouzbekistan 6 kW PV 3 kW Eolien Batterie + réseau (Application télécoms)

PV/Hydrogène (Projet PVFCSYS) 3kW PV 3kW electrolyseur 4 kW PàC Batterie tampon, stockage H2 et 02

PVFCSYS

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

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

Projet européen (ERK-CT1999-00017)

Principe PVFCSYS

Banc d'essais – Sophia Antipolis

4 kW PEM FCDenora

3,6 kW alkaline ELHydrogen systems400 l hydrogen at 10 bar

200 l oxygen at 10 bar

O2

H2

PVFCSYS

Pilot site – Agrate

4 m3 Hydrogen at 10 barConnected to the Hydrogen network

2 kW PEM FCAxane

3,4 kW alkaline ELHydrogen systems

3,6 kW PV Phowatt

PVFCSYS

Site Web/MonitoringChaque jour, valeurs horaires : Chaque jour, valeurs horaires :

• IrradiationIrradiation• Production PVProduction PV• Energie electrolyseurEnergie electrolyseur• Energie PàCEnergie PàC• ChargeCharge

QUELLES CONCLUSIONS ?QUELLES CONCLUSIONS ? 1.1. Deux systèmes existent et fonctionnent, ils produisent de Deux systèmes existent et fonctionnent, ils produisent de

l'hydrogène et des kWhl'hydrogène et des kWh2.2. Une "infinité" de problèmes technologiques restent à Une "infinité" de problèmes technologiques restent à

surmonter, mais ils sont identifiéssurmonter, mais ils sont identifiés3.3. La question de la compétitivité économique ne se pose La question de la compétitivité économique ne se pose

pas aujourd'hui …pas aujourd'hui …

PVFCSYS