ARMINES - Ecole des Mines de Paris

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1 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

2 Centre d’Energétique Sophia 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

3 MOTIVATIONS Un constat partagé : Nos missions :
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"

4 World Oil: Depletion, Geopolitics, CO2
We Are Here 2050 1850 1850 World Oil: Depletion, Geopolitics, CO2

5 World Coal: Depletion, Land Impacts, CO2
We Are Here 1850 2150 World Coal: Depletion, Land Impacts, CO2

6 World Gas: Depletion, Geopolitics, CO2
We Are Here 1900 2050 World Gas: Depletion, Geopolitics, CO2

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

8 Hydroelectric: Geographic Limitations
We Are Here 2050 1900 Hydroelectric: Geographic Limitations

9 Renewable Energy: Infinite, Clean
We Are Here Renewable Energy: Infinite, Clean

10 Quel avenir énergétique ?

11 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

12 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

13 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

14 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

15 Difficultés : Conception
EOLIENNE BATTERIE _ + Architectures + Tailles différentes PV DIESEL PETITE HYDRAULIQUE VOLANT D ’INERTIE

16 Difficultés : Dimensionner
+ _ ?

17 Difficultés : Gestion déconnexion PV partielle puissance diesel
générée [ W ] puissance diesel état de charge temps [ jours ]

18 Le Banc d’Essais 48 V 220 V~ CHARGE PV 3.0 kWc BATTERIE 0 - 3.8 kW
déconnexion Régulateur V , J CHARGE PV 3.0 kWc BATTERIE = kW 18.7 kWh ~ 220 V 48 V 390 Ah / 48 V start / stop régulation DIESEL G~ 3.2 kW 220 V

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

20 … 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

21 Projet européen (ERK-CT1999-00017)
PVFCSYS Projet européen (ERK-CT ) Deux pilotes : Banc d'essais à Sophia Antipolis (CENERG, F) Site pilote à Agrate (ST, I) Web site:

22 PVFCSYS Principe

23 Banc d'essais – Sophia Antipolis
PVFCSYS Banc d'essais – Sophia Antipolis H2 O2 3,6 kW alkaline EL Hydrogen systems 4 kW PEM FC Denora 400 l hydrogen at 10 bar 200 l oxygen at 10 bar

24 PVFCSYS Pilot site – Agrate 2 kW PEM FC Axane 3,6 kW PV Phowatt
3,4 kW alkaline EL Hydrogen systems 4 m3 Hydrogen at 10 bar Connected to the Hydrogen network

25 PVFCSYS Site Web/Monitoring Chaque jour, valeurs horaires :
Irradiation Production PV Energie electrolyseur Energie PàC Charge QUELLES CONCLUSIONS ? Deux systèmes existent et fonctionnent, ils produisent de l'hydrogène et des kWh Une "infinité" de problèmes technologiques restent à surmonter, mais ils sont identifiés La question de la compétitivité économique ne se pose pas aujourd'hui …