Thèse en cours

Méthodes d’optimisation pour la conception d’éco-parcs industriels en considération de la dynamique temporelle
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Auteur / Autrice : Thibaut Wissocq
Direction : Assaad Zoughaib
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
Date : Inscription en doctorat le 02/01/2018
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Energétique et Procédés
Equipe de recherche : CES - Centre Efficacité énergétique des Systèmes
établissement opérateur d'inscription : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres (2015-2019)

Résumé

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Contexte et enjeux Les éco-parcs industriels sont conçus pour optimiser l’efficacité des ressources d’un territoire en favorisant des collaborations inter-entreprises par la mise en place des réseaux d’échanges et de gestion commune des ressources naturelles et des déchets (matières, eau, énergie). Ces réseaux regroupent les échanges de coproduits, la récupération de chaleur perdue, le partage d’infrastructures destinées à exploiter des ressources ou à gérer / transformer certains flux de matière et d’énergie et la gestion commune de déchets à travers la création d’infrastructures ou des services de manutention et de traitement partagés. Dans la pratique, l’émergence des éco-parcs industriels est rendue difficile par la forte interdépendance entre partenaires. Celle-ci suscite des craintes concernant l’impact sur chacun des procédés si l’un ou plusieurs d’entre eux fonctionnaient dans des conditions anormales (charge réduite ou arrêt). Dans le même temps, l’implantation des EnR sur le territoire est freinée par des problématiques de gestion du réseau électrique vis-à-vis du caractère intermittent de ces dernières. L’insertion massive de ces énergies renouvelables au niveau des sites industriels est d’autant plus complexe que les conditions opératoires de la plupart des procédés industriels sont relativement peu flexibles. Objectifs scientifiques L’objectif de cette thèse est de répondre à ces deux problématiques en développant une méthodologie permettant d’implanter des EnR sur un territoire industriel tout en garantissant la stabilité de la production industrielle en tirant partie des disponibilités et des besoins en énergie et en matières premières des industriels et en plaçant des systèmes innovants de conversion énergie/matière et chaleur/électricité et de stockage adaptés. La méthodologie développée permet ainsi à la fois l’introduction d’EnR sur des territoires industriels tout en favorisant les synergies entre les acteurs industriels. Approche - Méthodes Pour atteindre les objectifs de cette thèse, on développera des modèles d’optimisation basé sur des méthodologies d’intégration multi-énergies (chaleur, électrique, EnR) et multi-matières (eau, CO2, H2, CH4, autres) de plusieurs sites industriels sur un territoire. Le modèle permet ainsi la conception d’éco-parcs industriels flexibles par rapport à l’intermittence des EnR selon des critères économiques, environnementaux et d’opérabilité. La variation temporelle des conditions opératoires des procédés et des EnR sera prise en compte dans le modèle de conception de l’éco-parc industriel. Pour répondre à cet aspect dynamique de l’évolution des procédés et des EnR, des solutions de stockages énergétique et matière seront ainsi modélisés et intégrés dans le modèle développé. De plus, des opportunités de conversion énergie/matière (par exemple : pompes à chaleur, méthaniseur, incinérateur, stockage, électrolyseur, etc.) seront considérées dans l’optimisation du design des échanges entre partenaires industriels. Ces moyens de conversion permettront d’améliorer la flexibilité globale du territoire et seront plus pertinents économiquement car l’investissement et l’utilisation pourra être répartis entre plusieurs partenaires. Les échanges inter-sites seront réalisés soit directement (si la proximité des sites l’autorise) soit indirectement par des réseaux d’échanges (chaleur, froid, matière, électrique). Résultats attendus Le principal résultat de cette thèse est un outil prototype d’aide à la conception d’éco parc industriels et flexibles. Cet outil qui implémentera la méthodologie issue de la thèse sera testé sur un parc industriel réel (Dunkerque) ou à défaut d’aboutir à un accord dans les délais de la thèse sur un cas virtuel issu de la littérature.