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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
PHOTON – Septembre 2004PHOTON – Septembre 2004
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