Modélisation et dimensionnement évolutif d’un système de recharge des véhicules électriques en prenant en compte l’aspect environnemental

L’institut FEMTO-ST (Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique – Sciences et Technologies, UMR 6174), est une unité mixte de recherche, placé sous la tutelle principale du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l'Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC) ainsi que de l’Université de Franche-Comté (UFC), de l’École Nationale Supérieure
de Mécanique et des Microtechniques (SUPMICROTECH-ENSMM) et de l’Université de Technologie Belfort-Montbéliard (UTBM).

Il compte aujourd’hui 700 membres, départements scientifiques, services communs et direction confondus et est divisé en sept départements :

- Automatique et Systèmes Micro-Mécatroniques - AS2M

- Département d'Informatique et Systèmes Complexes - DISC

- Energie

- Mécanique Appliquée

- Micro Nano Sciences et Systèmes - MN2S

- Optique

- Temps-Fréquence

Contexte :

Le changement climatique pousse à une transition énergétique vers des solutions plus durables, comme les véhicules électriques (VE), en remplacement des véhicules fonctionnant aux énergies fossiles. En France, bien que le mix électrique soit largement décarboné, des variations saisonnières, comme une moindre production solaire en hiver, obligent à recourir à des sources d'énergie fossiles pour répondre à la demande accrue. Ce contexte soulève la question de l’impact environnemental des stations de recharge des VE, particulièrement lorsque l'infrastructure électrique existante doit rester inchangée.

Face à l'obligation d'installer des bornes de recharge pour de plus en plus de places de parking (résidentiel, commerces, etc.) sans modifier significativement l'infrastructure électrique existante, une problématique se pose. En l’occurrence, si un poste de transformation délivre actuellement une puissance donnée pour une zone, l’ajout de nombreuses bornes de recharge pourrait excéder cette capacité et nécessiter des investissements et travaux importants. Il devient donc crucial de trouver des solutions techniques et optimisées pour répondre à la demande en recharge, tout en préservant l’infrastructure autant que possible actuelle, et en limitant l’impact environnemental, dont l’empreinte carbone.

Cette offre de stage vise à contribuer à développer un système durable et intelligent de recharge pour VE. L’objectif est de faire évoluer le dimensionnement (nombre de points de recharge, puissance, etc.) des stations de recharge dans différents scénarios d'application nécessite une approche flexible et dynamique qui prend en compte plusieurs facteurs, tels que la croissance de la demande, la technologie demandée pour la recharge rapide et/ou normale, les innovations technologiques, l'intégration des énergies renouvelables, et les impacts environnementaux.

Objectifs du stage :

L'objectif principal est donc de pouvoir développer un dimensionnement évolutif des stations de recharge, prenant en compte les aspects environnementaux et les contraintes du réseau électrique existant. Ce projet vise à :

• Analyser l’architecture et l’utilisation de systèmes de recharge réels, connectés au réseau électrique, à l’aide de données existantes. Évaluer ces données en termes de consommation électrique, production d’énergie locale, infrastructure de distribution, limites et contraintes matérielles (capacité du réseau).
• Développer un modèle de simulation du système de recharge en se basant sur ces données ; et simuler le système sous des scénarios en prenant en compte l’intégration de moyens de stockage de 2^nde vie : comparaison de performances avec un modèle de batterie neuve.
• Proposer, implémenter, tester et évaluer en simulation des stratégies de gestion d’énergie (EMS) flexibles, et capables de s’adapter aux variations de production et des besoins en énergie : par exemple, ajustement des cycles de charge des batteries pour maximiser la durée de vie de la batterie tout en prenant en compte les contraintes d’utilisation, du réseau et les impacts environnementaux.

Étudiant·e en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur avec spécialisation en génie électrique, systèmes énergétiques, ou domaines connexes.

Le·La candidat·e devra avoir :

• Bonne maîtrise de la modélisation et de la simulation de systèmes électriques
• Maitrise des outils de simulation (MATLAB/Simulink, Python, ou autres outils pertinents).
• Connaissances solides des réseaux électriques, des véhicules électriques, des systèmes de stockage d’énergie (batteries), des énergies renouvelables, et des techniques de gestion de l’énergie.
• Capacité à analyser des données techniques issues de simulations ou de systèmes réels.

Le·La candidat·e devra également faire preuve de rigueur, d’autonomie, et de curiosité scientifique, avec une capacité à documenter clairement ses travaux. Une bonne maitrise de l’anglais, notamment à l’écrit, est attendue.