Développement d’une solution intégrée pour génératrices micro-hydrauliques tolérantes aux défauts : vers une production d’énergie intelligente, optimisée et durable

L’objectif principal du sujet de thèse réside quant à la détermination et le développement d’une solution complète de production d’énergie électrique optimisée et tolérante aux défauts pour cours d’eau de puissance moyenne de quelques dizaines de kW (10 à 30 kW) qu’elle soit en ilotage (pour la consommation in situ ou le stockage au travers d’un banc de batteries) ou raccordée au réseau de distribution. En effet, bon nombre de cours d’eau des Hauts de France ou d’ailleurs offrent une source d’énergie continue et renouvelable qui n’est malheureusement pas ou plus exploitée faute de solution techniquement fiable et économiquement viable. Ainsi, de par le passé, des microcentrales hydrauliques ont été conçues à partir de technologies classiques (traditionnellement triphasées) et sont actuellement hors de fonctionnement et laissées à l’abandon. Néanmoins, bon nombre d’entre elles, disposent encore de l’infrastructure génie civil mais tournent dans le vide, les systèmes de conversion étant hors d’usage. Les progrès réalisés ces 20 dernières années en électrotechnique et électronique de puissance ainsi que l’avènement des systèmes de pilotage rapides permettent maintenant d’envisager le développement de solutions fiables et bien moins coûteuse que naguère. En effet, concernant la conversion d’énergie (mécanique en électrique), des solutions basées sur des machines polyphasées à grand nombre de paires de pôles permettent d’envisager de nos jours une production fiable puisque tolérante aux défauts tandis que les nouveaux processeurs de calcul (microcontrôleur ou DSP) associés à de l’intelligence artificielle consentent à la rationalisation de la production par la minimisation des pertes inhérentes à la conversion et l’optimisation des coûts selon les configurations économiques à un temps déterminé et les besoins. Le but ultime de ce projet est donc de développer une solution clé en main permettant, à partir de cours d’eau, la génération électrique fiable (à savoir tolérante aux défauts pouvant surgir sur la machine), adaptable quelle que soit la configuration du site (isolé avec stockage batterie ou raccordé au réseau), avec un flux d’énergie complètement réversible physiquement permettant selon les besoins et les contextes économiques (prix d’achat et de revente du kWh) de pouvoir réaliser tous les scénarios et échanges d’énergie possibles et imaginables à partir d’une couche décisionnelle basée sur de l’intelligence artificielle. Pour relever ce défi technologique révolutionnaire d’envergure mondiale, le projet s’appuiera sur la plateforme expérimentale Hexadiag basée à Soissons-Cuffies et acquise dans le cadre du CPER Energie Electrique 4.0.

Affilié à l’Université de Picardie Jules Verne, le LTI joue un rôle essentiel dans la transition vers des pratiques plus respectueuses de l’environnement. Fort de plus de vingt ans d’expérience, notre laboratoire réunit près de 100 membres, dont plus de 50 enseignants-chercheurs et 20 chercheurs associés, concentrés sur l’optimisation des ressources énergétiques et le développement de systèmes intelligents. Grâce à une recherche appliquée et par projet (incluant les différents guichets de ressources publiques), nous collaborons étroitement avec nos partenaires pour développer des initiatives innovantes et les transformer en solutions concrètes.

Grâce à notre implantation multisite sur les villes d’Amiens, Saint-Quentin, Soissons/Cuffies, et Creil, le LTI bénéficie d’une proximité directe avec ses partenaires, assurant ainsi un maillage territorial efficace en accord avec le tissu industriel local. Cette présence étendue permet au laboratoire de rester à l’écoute des besoins spécifiques de chaque région et d’adapter ses projets en conséquence.

Nos chercheurs s’activent au sein de deux écosystèmes de recherche : l’Eco-Matériaux et Habitat Soutenable (EMAS), spécialisé dans l’élaboration de matériaux éco-conçus et la performance énergétique des bâtiments, et l’Energie Électrique et Systèmes Associés (EESA), qui se focalise sur l’innovation dans les systèmes d’énergie et la gestion des réseaux électriques intelligents. Deux axes thématiques et transversaux soutiennent ces deux pôles écosystémiques d’innovation : Systèmes Intelligents (SI), qui explore l’application de l’intelligence artificielle pour optimiser la prise de décision dans des systèmes complexes, et Mécanique et Ingénierie des Matériaux (MIM), axé sur la modélisation et l’innovation des matériaux et procédés. Nous collaborons étroitement avec des industries et des institutions de recherche à travers le monde, ce qui nous permet de transformer les méthodes énergétiques et environnementales traditionnelles pour une efficacité accrue et un impact positif substantiel. Découvrez comment nos efforts en recherche et développement peuvent révolutionner votre secteur et participer à la construction d’un avenir durable et résilient, en réinventant l’énergie pour le futur.

Le candidat devra posséder une sérieuse expérience en génie électrique, électrotechnique, modélisation et commande avancée des machines électriques et plus particulièrement des machines multiphasées.

Il devra également avoir une solide en implantation en temps réel des commandes de machines électriques.

La thèse se déroulera sur le site de Soissons-Cuffies du Laboratoire des Technologies Innovantes