Systèmes énergétiques hybrides : optimisation et intégration dans un réseau décentralisé

Adresse email : jean-henry.ferrasse@univ-amu.fr

Unité de recherche de rattachement : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2 UMR 7340) --> ED 251

Le secteur de l’énergie est actuellement en profonde mutation. Celle-ci concerne à la fois le mode de production, les usages et les modalités de gestion du système. Aujourd’hui, la production reste relativement centralisée au sein de grosses unités et laisse peu de place aux énergies dites renouvelables. L’usage, même si les prix ont augmenté et la notion de précarité énergétique a fait son apparition, reste relativement peu maitrisé. Enfin, malgré l’ouverture du réseau de distribution, la gestion du système reste relativement centralisée et demeure l’apanage des opérateurs historiques. 

Or à l’horizon 2030, ce mode de fonctionnement est appelé à être modifiée. En effet, la conversion énergétique sera basée sur des ressources renouvelables très localisées, faiblement intensives et potentiellement non connectées. Cela entrainera une modification structurelle des sites et appareillages de conversion ; le transport quant à lui sera totalement décentralisé et le sens des échanges imposera aux lignes un sens de fourniture et de charge. De plus, le fonctionnement et la gestion du réseau devra évoluer vers un système pensé pour des multiples échelles allant du bâtiment ou de la ville à des instances régionales ou nationales. Enfin, il faut rajouter à cette mutation celle du consommateur, qui en plus de devoir faire un usage raisonné et optimisé deviendra producteur potentiel et s’intégrera à la fois dans un réseau énergétique mais aussi dans un réseau économique totalement libéré.

Le sujet de thèse, proposé ici, s’inscrit dans cette perspective sans bien évidemment demander au candidat de couvrir toutes les dimensions du problème. L’idée principale est de se concentrer sur le secteur du bâtiment qui représente près de 40% de la consommation énergétique totale et 35% des émissions de CO2. Pour cela nous souhaitons repenser l’optimisation des flux énergétiques à l’échelle du bâtiment, du quartier ou d’une ville dans un contexte interdisciplinaire liant l’économie et les sciences de l’ingénieur. En effet, s’il est, possible de concevoir des systèmes énergétiques hybrides efficaces, le risque de développer un système couteux, complexe et ingérable au niveau de l’individu est présent. A cela il faut ajouter le risque de mettre en place des mécanismes économiques (incitatifs) visant à modifier le flux de consommations et/ou à investir dans des techniques locales de production ou d’amélioration des efficacités sans une bonne connaissance des options techniques réalisables et de leur maîtrise.

Sur le fond, cette thèse s’organisera essentiellement autour de deux thématiques : (i) la modélisation et l’amélioration de l’évaluation énergétiques des systèmes hybrides en vue de leur optimisation, ces systèmes étant, dans le cas précis, impliqué dans l’habitat ou en liant avec celui-ci et (ii) la modélisation des problèmes relatifs à la gestion de ce système et du réseau qui lui est associé dans un contexte dans lequel des acteurs multiples sont impliqués et qu’il est nécessaire de coordonner par des mécanismes incitatifs afin de mettre en oeuvre des solutions efficaces.