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PHOTON – Septembre 2004 ARMINES - Ecole des Mines de Paris 1600 personnes sur 4 sites : Paris, Évry, Fontainebleau, Sophia Antipolis 600 permanents, 1000.

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1 PHOTON – 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

2 PHOTON – Septembre 2004 Centre dEnergétique 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 û ENR û Matériaux pour l'énergie û Procédés plasma û Télédétection et modélisation

3 PHOTON – Septembre 2004 MOTIVATIONS Un constat partagé : û Epuisement des réserves û Contraintes environnementales û L'avenir énergétique est à construire Nos missions : û Imaginer, évaluer les alternatives énergétiques du futur û Technologies, contrôle/commande, outils d'aide à la décision, … û Optimiser les systèmes énergétiques û Favoriser le développement des énergies "durables"

4 World Oil: Depletion, Geopolitics, CO We Are Here

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

6 World Gas: Depletion, Geopolitics, CO We Are Here 2050

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

8 Hydroelectric: Geographic Limitations 1900 We Are Here 2050

9 Renewable Energy: Infinite, Clean We Are Here

10 PHOTON – Septembre 2004 Quel avenir énergétique ?

11 PHOTON – Septembre 2004 Les Systèmes Hybrides Intérêt des systèmes hybrides Principales difficultés û Dimensionnement û Gestion Le projet hybride PV/Diesel du Centre dEnergétique à Sophia-Antipolis Le projet hybride PV/H2 PVFCSYS

12 PHOTON – Septembre 2004 Pourquoi des Systèmes Hybrides ? Systèmes ENR autonomes : û Petites unités (SHS, < kW) –Destinées aux besoins isolés –Fourniture réduite et/ou discontinue û Centrales PV (Quelques kW) –Un compromis à trouver : Economie dinvestissement service intermittent Service permanent surdimensionnement

13 PHOTON – Septembre 2004 Les Hybrides – Association : û Dune ou de plusieurs ressources ENR (caractère aléatoire) û Dune ressource contrôlable (Diesel) û Dun stockage Avantages : û Pas de surdimensionnement du système ENR û Qualité de service Pourquoi des Systèmes Hybrides ?

14 PHOTON – Septembre 2004 Hybride -> Micro-réseau û Insertion dans le processus d'électrification rurale û Courant standardisé 220 V ~ û Adaptation à la demande Pénétration des ENR û Pays fortement électrifiés (potentiel SHS faible) û Réseaux existants Pourquoi des Systèmes Hybrides ?

15 PHOTON – Septembre 2004 Difficultés : Conception PV PETITE HYDRAULIQUE EOLIENNE DIESEL BATTERIE + _ Architectures + Tailles différentes VOLANT D INERTIE

16 PHOTON – Septembre 2004 Difficultés : Dimensionner + _ ?

17 PHOTON – Septembre 2004 Difficultés : Gestion puissance générée [ W ] puissance diesel état de charge temps [ jours ] déconnexion PV partielle

18 PHOTON – Septembre 2004 Le Banc dEssais PV 3.0 kWc 48 V BATTERIE 18.7 kWh 390 Ah / 48 V = ~ DIESEL 3.2 kW 220 V 48 V 220 V~ Régulateur V, G~ start / stop régulation CHARGE kW 220 V déconnexion

19 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)

20 PHOTON – Septembre 2004 … et dautres Hybrides Système PV/Eolien (Projet INCO, Ouzbekistan û 6 kW PV û 3 kW Eolien û Batterie + réseau (Application télécoms) PV/Hydrogène (Projet PVFCSYS) û 3kW PV û 3kW electrolyseur û 4 kW PàC û Batterie tampon, stockage H 2 et 0 2

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

22 Principe PVFCSYS

23 Banc d'essais – Sophia Antipolis 4 kW PEM FC Denora 3,6 kW alkaline EL Hydrogen systems 400 l hydrogen at 10 bar 200 l oxygen at 10 bar O2O2 H2H2 PVFCSYS

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

25 Site Web/Monitoring Chaque jour, valeurs horaires : Irradiation Irradiation Production PV Production PV Energie electrolyseur Energie electrolyseur Energie PàC Energie PàC Charge Charge QUELLES CONCLUSIONS ? 1.Deux systèmes existent et fonctionnent, ils produisent de l'hydrogène et des kWh 2.Une "infinité" de problèmes technologiques restent à surmonter, mais ils sont identifiés 3.La question de la compétitivité économique ne se pose pas aujourd'hui … PVFCSYS


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