Gestion d'énergie et micro-réseaux urbains

L’étude des « Réseaux électriques intelligents » s’inscrit dans le cadre de la transition énergétique à l’échelle du bâtiment, du quartier, de la ville et du territoire. Le thème de recherche « Gestion d’énergie et micro-réseaux » s’intéresse plus particulièrement aux échelles bâtiment-quartier.

Points clés
Description

Objectifs scientifiques

Concevoir des stratégies de gestion intelligente d'énergie
- Perspective de consommation énergétique de la ville
- Morpho-dynamiques urbaines diverses
- Capacités de production locale d'énergie

Validation des concepts et algorithmes proposés à l'aide des plateformes technologiques

Verrous scientifiques, technologiques et sociétaux

Optimisation en temps réel et contrôle des incertitudes

Interfaces communicantes pour diverses échelles

Modélisation sociale, impact sociétal, acceptabilité

Interactions fortes avec les autres thématiques

Micro-réseaux électriques ⇔ mobilité électrique

Pertinence réglementaire et politiques urbaines

Enjeux croissants concernant

Bâtiments à énergie positive

Territoire à énergie globale positive

Infrastructures pour la recharge des véhicules électriques

Description

Afin d'augmenter le niveau d'intégration des sources d'énergie renouvelable et d'obtenir un réseau électrique robuste, une intelligence est nécessaire pour assurer des flux optimaux à diverses fins, qui vont de la stabilité en fréquence et en tension à des aspects économiques en passant par une possibilité de fourniture de services système. Dans ce contexte, à la fois complexe, dense et très dynamique, et en tenant compte des résultats antérieurs, notre démarche est de continuer à explorer les micro-réseaux électriques et leurs topologies optimales.

Ainsi, il est nécessaire d'adopter une approche systémique pour l'optimisation globale sous contraintes en intégrant les aspects liés à l'intermittence de la production, aux incertitudes, aux caractéristiques du bâtiment, à la géométrie urbaine, aux politiques urbaines, et à la sociologie de l'utilisateur. En s'appuyant sur une modélisation numérique et mathématique du système, ces travaux ont pour objectif de proposer des stratégies de gestion intelligente d'énergie s'adaptant aux diverses morpho-dynamiques urbaines et en mettant en perspective la consommation énergétique de la ville et ses capacités de production locale d'énergie.

Les travaux portent globalement sur l'optimisation technico-économique des sources et des charges, le stockage optimisé et l'hybridation des sources, l'anticipation de la production et de la consommation pour différentes échelles, les modes de gestion de la flexibilité de production et de consommation et la prise en compte des incertitudes sur des paramètres des différents types de micro-réseaux.

Les applications concrètes visées sont les bâtiments à énergie positive, les infrastructures pour la recharge des véhicules électriques, et la combinaison des deux pour une échelle de campus ou quartier. Deux plateformes technologiques permettent de valider les concepts et les algorithmes de contrôle : PLER, plateforme expérimentale de production d'électricité renouvelable centré sur un micro-réseau intégré au bâtiment, et STELLA actuellement en cours de réalisation, qui porte sur une infrastructure de recharge de véhicule électrique.

Les questions liées à l'impact sociétal, au modèle économique et à l'acceptabilité sociale seront développées en collaboration avec les enseignants-chercheurs du laboratoire COSTECH de l'UTC ainsi qu'à partir des partenariats extérieurs à l'UTC à mettre en place.