Modélisation de systèmes hybrides photovoltaïque / Hydrogène : applications site isolé, micro-réseau, et connexion au réseau électrique dans le cadre du projet PEPITE (ANR PAN-H)

Modeling of hybrid Photovoltaic / Hydrogen systems : Applications for isolated site, micro-grid and grid connection in the PEPITE project (ANR PAN-H)

• Auteur / Autrice : Christophe Darras
• Direction : Philippe Poggi, Marc Muselli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et génie des procédés
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Corte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conversion photovoltaïque

Énergies renouvelables

Énergie solaire

Résumé

Les systèmes hybrides EnR/H2 sont une solution innovante au problème du stockage des énergies renouvelables. Ces systèmes comprennent : une ou plusieurs sources renouvelables d’énergie ; un électrolyseur pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène lorsque la source renouvelable fournit un excédent d’énergie ; à l'inverse, lorsque la demande excède la capacité de la source renouvelable, une pile à combustible consomme les gaz afin de fournir le complément d'énergie nécessaire. Afin de développer ces solutions dans le futur : il est nécessaire de constituer un ensemble de références architecturales correspondant aux applications cibles pour les systèmes hybrides EnR/H2 ; et de posséder un instrument décisionnel permettant le dimensionnement optimum des sous-systèmes selon plusieurs critères (efficacité énergétique du système ou coût du kWh). Un code numérique de dimensionnement sous langage MATLAB®, baptisé ORIENTE, a donc été développé dans le cadre des travaux de recherches qui s’inscrivent dans le projet ANR PEPITE (ANR-07-PANH-012). Les différents partenaires de ce projet sont la société HELION, l’Université De Corse, le CEA, l’INPT – LAPLACE et ARMINES. Les applications concernées par ce code, sont l’électrification de sites isolés, la gestion énergétique de micro-réseaux électriques et l’écrêtage de pointes de puissance sur un réseau électrique. La première application sera traitée via un démonstrateur qui sera installé à Cadarache début 2011, sur le site du CEA, celle-ci concerne l’alimentation d’un pylône météorologique. Cette application est labellisée par les pôles de compétitivité CAPENERGIES et TENERRDIS. La 2ème application concerne l’étude d’un micro-réseau sur le site de MAFATE (îlet de la Réunion). Cette étude est en partenariat avec l’ARER. La dernière application, nommée projet MYRTE a été traité à travers une plateforme technologique sur le site de Vignola (près d’Ajaccio) pour des modes de contrôle-commande répondant à de l’écrêtage de pointe et à du lissage de la production photovoltaïque. Cette plateforme est financée par la région, l’Etat et l’Europe (FEDER). Cette application a fait l’objet d’une labellisation par CAPENERGIES.

EnR/H2 hybrid systems appear to be an innovative solution to the renewable energies storage problems. These systems include : one or several renewable energy sources ; an electrolyzer that produces hydrogen and oxygen when the renewable energy source can provide an excess of energy ; in the other hand, when the load exceeds the capacity of the renewable source, the fuel cell consumes the gases and supply the difference of energy to the load. With the aim to develop these solutions in the future : it is necessary to constitute a set of architectural references corresponding to the target applications for the EnR/H2 hybrid systems ; and to develop a decision-making instrument allowing to optimize the sizing of each sub-systems according to several criteria (system energy efficiency or the electricity costs). A numerical sizing code under language MATLAB®, named ORIENTE, was thus developed within the framework of the research works which have joined the project ANR PEPITE (ANR-07-PANH-012). The various partners of this project are the HELION Company, the University of Corsica, the CEA, the INPT - LAPLACE and ARMINES. The applications concerned by this code, are electrification of isolated sites, micro-electricity grid energy management and reducing load peaks on an electrical grid. The first application will be treated via a demonstrator which will be installed at Cadarache in the beginning of 2011, on the site of the CEA, that concerns the supply of a meteorological pylon. This application is supported by the poles of competitiveness CAPENERGIES and TENERRDIS. The second application concerns the study of a micro-grid on the site of MAFATE (on La Réunion Island). This work is in partnership with the ARER. The last application, named MYRTE project was treated through a technological platform on the site of Vignola (near Ajaccio) for control-command strategies to answer the reducing load peaks on an electrical grid and the smoothing of the photovoltaic production. This platform is financed by the Corsica region, the French government and European Union (FEDER). This application was the object of a labellised by CAPENERGIES.