Présentation

Dans le cadre du Programme européen FEDER-FSE+ 2021-2027, Fiche Action 1.1.13 « Soutien à l’inscription de La Réunion dans l’Espace Européen de la Recherche (EER), les espaces indocéaniques et internationaux », le bénéficiaire s’engage à réaliser l’opération suivante, financée par le FEDER :

« BECOME : BEnefits of COmplementarity of interMittent Energies »

Cette opération a pour finalité de contribuer à la transition énergétique de La Réunion vers un mix électrique 100 % renouvelable, en examinant les bénéfices potentiels de la complémentarité des ressources solaires et éoliennes, ainsi que leur hybridation dans les systèmes énergétiques futurs.

Le contenu de l’opération visée au présent article, ainsi que les modalités de mise en œuvre, sont décrits dans les annexes jointes — précisant notamment l’objectif, le coût éligible retenu de l’opération subventionnée, le descriptif des investissements soutenus par les fonds structurels, le calendrier prévisionnel des réalisations, les indicateurs liés au projet et les obligations de publicité. Ces annexes constituent, avec le présent document, les pièces contractuelles de la convention.

Le projet BECOME est financé par l’Union Européenne à hauteur de 153 099,75 € dans le cadre du programme FEDER-FSE+ Réunion dont l’Autorité de gestion est la Région Réunion. L’Europe s’engage à La Réunion avec le fonds FEDER. La Région Réunion complète ce financement par une contrepartie nationale de 24 010,72 €, pour un budget total de 177 110,47 €, pris en charge à 100 %.

Objectifs

1. Objectif général
   Caractériser quantitativement les propriétés de complémentarité des ressources solaires et éoliennes et explorer les bénéfices économiques, environnementaux et techniques de leur hybridation, afin de faciliter la transition énergétique de La Réunion vers un mix électrique 100 % renouvelable.
2. Objectifs spécifiques
   • Constitution d’une base de données haute résolution pour l’étude des énergies renouvelables à La Réunion
   • Quantification de la complémentarité solaire-éolien (temporelle, spatiale, spatio-temporelle)
   • Identification des bénéfices des centrales hybrides solaire-éolien-batterie pour La Réunion
3. Verrous scientifiques / technologiques
   Absence de base de données cohérente et haute résolution pour les ressources solaires et éoliennes à La Réunion. Complémentarité solaire-éolien insuffisamment documentée dans les zones non interconnectées (ZNI). Optimisation des configurations hybrides sous contraintes météorologiques tropicales insulaires. Intégration des énergies intermittentes dans un réseau électrique isolé à forte dépendance énergétique.
4. Axes ou lots de travail (WP)
   Action 1 : Collecte et traitement des données (M1-M8)
   Action 2 : Analyse de la complémentarité et optimisation des systèmes hybrides (M6-M24)

Valorisation

1. Impacts scientifiques
   • Première étude exhaustive de la complémentarité solaire-éolien à La Réunion
   • Contribution à la connaissance des ressources renouvelables dans les zones non interconnectées tropicales
   • Méthodologies reproductibles pour l’analyse de complémentarité applicable à d’autres territoires insulaires
2. Impacts socio-économiques
   • Réduction des besoins en stockage grâce à l’optimisation des combinaisons solaire-éolien
   • Diminution potentielle du coût de l’électricité (~300 €/MWh actuellement)
   • Aide à la décision pour les investissements dans les énergies renouvelables
3. Impacts territoriaux / environnementaux
   • Contribution à l’autonomie énergétique de La Réunion
   • Augmentation de la part des énergies intermittentes locales dans le mix électrique
   • Réduction de la dépendance aux énergies fossiles importées (objectif : 100 % renouvelable)
   • Atténuation des émissions de gaz à effet de serre
4. Actions de valorisation
   • Bases de données en accès libre pour la recherche et l’industrie
   • Cartographies des indices de complémentarité pour l’aide à l’implantation
   • Configurations optimales de centrales hybrides adaptées aux conditions locales
5. Actions de diffusion
   • Page web du projet
   • Publications scientifiques en accès ouvert
   • Séminaire final de restitution ouvert aux acteurs de la transition énergétique

Partenaires

Partenaires financiers

Le projet BECOME est financé par l’Union Européenne dans le cadre du programme FEDER-FSE+ Réunion dont l’Autorité de gestion est la Région Réunion. L’Europe s’engage à La Réunion avec le fonds FEDER.

Partenaires académiques

Le projet implique le partenariat de DTU Wind Energy, rattaché à la Technical University of Denmark, un partenaire académique danois. Son rôle central porte sur l’expertise en énergie éolienne, notamment via des outils reconnus internationalement tels que le Global Wind Atlas, WAsP et HyDesign, qui permettront d’appuyer les analyses de ressources et l’optimisation des configurations hybrides dans le cadre du projet.

Contact

• Coordinateur du projet:
  • chao.tang@univ-reunion.fr
• Responsable Scientifique pour Energy-Lab:
  • Beatrice.Morel@univ-reunion.fr
• Professeurs associés au projet à Energy-Lab:
  • michel.benne@univ-reunion.fr  

Présentation

Notre siècle est marqué par une course contre la montre pour limiter le réchauffement climatique à 1.5 °C au-dessus des niveaux préindustriels, comme convenu dans l’Accord de Paris par 192 Parties en décembre 2015 [1]. Dans ce contexte, les technologies utilisant de l’hydrogène décarboné sont devenues une priorité nationale pour de nombreux pays [2, 3]. En tant qu’innovations de rupture, elles promettent de décarboner les secteurs les plus énergivores (industrie, transports, stockage d’énergie) et de limiter les coûts réels (environnementaux, climatiques, sanitaires) de la chaîne de valeur de l’énergie, de la conversion aux usages [4]. En particulier, elles jouent un rôle crucial dans la décarbonation des industries d’acier et d’engrais, dans l’électrification des transports lourds, et dans le stockage de l’électricité provenant d’énergies renouvelables (EnR) intermittentes ou saisonnières [5]. Notamment, à l’échelle de réseaux non interconnectés comme ceux présents sur les territoires insulaires, l’hybridation d’unités de conversion multi sources repose sur le déploiement de systèmes de stockage, à la fois pour découpler la production et la demande d’énergie de la disponibilité des EnR locales, et pour gérer la complémentarité des ressources variables et flexibles. Le stockage d’énergie sous forme d’hydrogène, puis sa reconversion stationnaire en électricité, permettent de pallier l’intermittence des EnR variables en optimisant la capacité de production électrique.

Actuellement, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est la technologie la plus largement adoptée dans le domaine des piles à combustible [6]. Néanmoins, elle rencontre des obstacles technologiques qui doivent être surmontés pour une commercialisation à grande échelle, tels que de faibles densités de puissance, des coûts élevés et une durée de vie limitée [7]. En particulier, les régimes transitoires induits par la variabilité des EnR sont à l’origine de problématiques en termes de performances, de fiabilité et de durabilité des systèmes H2 : dégradations et vieillissement prématuré des cellules, ou occurrence de défauts (gestion de l’eau, corrosion, …). Afin d’y remédier, les institutions du monde se sont données plusieurs objectifs de développement des PEMFC. Concernant l’amélioration des densités de puissance et de courant, l’Union Européenne cherche à atteindre 1,2 W.cm−2 @ 0,675 V d’ici 2030 [8], tandis que le Japon vise 6 kW.l−1 et 3.8 A.cm−2 pour la même année [7]. Pour les coûts, l’Union Européenne cible un prix inférieur à 50€/kW en 2030 pour les piles à combustible des véhicules lourds [8]. Enfin, concernant leur durée de vie, l’Union Européenne souhaite atteindre 30 000h de fonctionnement pour les bus hydrogène en 2030 [8].

La modélisation numérique des piles à combustible permet de contribuer à ces objectifs de développement. En effet, les modèles fournissent des informations sur les états internes des piles que les capteurs traditionnels ne peuvent pas capturer, car il est impossible de les placer directement dans les cellules de piles en raison de leur très faible épaisseur. Avec ces informations précises, le diagnostic des PEMFC peut être amélioré [9, 10]. Il devient ainsi possible de contrôler plus efficacement les piles à combustible en temps réel en ajustant leurs conditions opératoires, comme la pression, la température, l’humidité et le débit des gaz entrant, ce qui peut permettre d’améliorer leurs performances, d’éviter les défauts tels que le noyage des cellules, et réduire leur dégradation.

Le projet OPUS-H2: « Optimisation des Performances et de la dUrabilité des Systèmes Hydrogène à partir d’un jumeau numérique avancé », porté par le Pr. Michel Benne et s’étendant de mai 2025 à mai 2027, a pour objectif principal de contribuer de manière significative au développement de modèles numériques des piles à combustible PEM pour améliorer leurs performances et leur durabilité, ainsi que de développer des compétences expérimentales auprès du partenaire européen ZSW, déjà bien ancré dans le domaine d’étude, pour les ramener sur le territoire réunionnais. Le partage des connaissances et des compétences croisées à l’échelle de ce partenariat permettront d’encourager l’innovation et la recherche. 

Le projet OPUS-H2 est financé par l’Union Européenne à hauteur de 136 060,78€ dans le cadre du programme FEDER-FSE+ Réunion dont l’Autorité de gestion est la Région Réunion. L’Europe s’engage à La Réunion avec le fonds FEDER. La Région Réunion complète ce financement par une contrepartie nationale de 24 010,72€.

Sources:
[1] The Paris Agreement, United Nations 2015 (https://unfccc.int/documents/9064)
[2] The Future of Hydrogen. Seizing Todayʼs Opportunities, IEA 2019 (https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen)
[3] Y. Wang et al. 2011 (10.1016/j.apenergy.2010.09.030)
[4] Panchenko et al. 2023 (10.1016/j.ijhydene.2022.10.084)
[5] Stratégie Nationale Pour Le Développement de l’hydrogène Décarboné En France, Gouvernement français, Dossier de Presse 2020 (https://www.economie.gouv.fr/presentation-strategie-nationale-developpement-hydrogene-decarbone-france)
[6] A. Dicks et al. 2018 (ISBN 978-1-118-70697-8 978-1-118-61352-8)
[7] K. Jiao et al. 2021 (10.1038/s41586-021-03482-7)
[8] Clean Hydrogen Joint Undertaking. Strategic Research and Innovation Agenda 2021 – 2027 (https://www.clean-hydrogen.europa.eu/about-us/key-documents/strategic-research-and-innovation-agenda_en)
[9] Fei Gao et al 2010 (10.1109/TIE.2009.2021177)
[10] J. Luna et al 2016 (10.1016/j.jpowsour.2016.08.019)

Objectifs

Ce projet se base sur les travaux de thèse de Raphaël Gass qui ont abouti au développement d’un modèle physique 1D dynamique d’une cellule PEM avec auxiliaires, nommé AlphaPEM, constituant une brique de jumeau numérique de pile à combustible. À partir de cette brique, une stratégie de contrôle de l’humidité entrante permettant théoriquement une augmentation de 60 % de la puissance de la cellule ou de 15 % de son efficacité a été formulée. 

Le projet OPUS-H2 poursuit ces travaux à travers cinq objectifs spécifiques :

1. Développement du jumeau numérique et de la stratégie de contrôle de l’humidité entrante en ajoutant de nouvelles fonctionnalités à AlphaPEM.

   • Le premier objectif est d’augmenter la précision du modèle AlphaPEM en lui permettant de simuler plus de phénomènes physiques. Six tâches sont mises en œuvre pour atteindre cet objectif :

     • approfondissement du modèle simulant la courbe EIS,
     • ajout d’un modèle pour décrire les phénomènes thermiques à AlphaPEM,

     • ajout de la couche microporeuse (MPL) au sein de la modélisation d’une cellule PEM,

     • usage de meilleurs outils de contrôle des auxiliaires,

     • augmentation de la dimension spatiale du modèle caractérisant chaque cellule à la 1D+1D,

     • caractérisation précise de plusieurs cellules formant un stack.

   • Le deuxième objectif consiste à perfectionner la stratégie de contrôle de l’humidité entrante développée pendant les travaux précédents.Trois tâches sont mises en œuvre pour atteindre cet objectif :

     • usage de meilleurs outils de contrôle des conditions opératoires,
     • approfondissement de la théorie portant sur la quantité d’eau liquide limite s_lim, créée lors des précédents travaux, et qui établit un lien entre la chute de tension à hautes densités de courant, la quantité d’eau liquide dans la pile, et ses conditions opératoires,
     • approfondissement de la stratégie de contrôle de l’humidité entrante à partir de l’ensemble des résultats de cette action.
2. Conduite d’expériences sur des bancs de tests pour consolider la validation d’AlphaPEM et vérifier les gains en performances obtenus par simulations.

   • L’objectif est d’effectuer des essais expérimentaux sur le matériel du partenaire européen afin de valider les améliorations apportées à AlphaPEM ainsi que la stratégie de contrôle de l’humidité entrante proposée. Trois tâches sont mises en œuvre pour atteindre cet objectif :

     • production de courbes de polarisation et EIS à différentes conditions opératoires fixées sur des stacks proches du mono-cellule,
     • production de courbes de polarisation et EIS à différentes conditions opératoires contrôlées par le modèle sur des stacks proches du mono-cellule,
     • répétition des essais sur des stacks d’une centaine de cellules.
3. Intégration au jumeau numérique de modèles permettant d’estimer l’état de dégradation des cellules et la durée de vie restante du système. 

   • L’objectif est de permettre à AlphaPEM de considérer l’état de dégradation actuel d’une pile expérimentale afin d’intégrer cet impact dans les résultats proposés. Deux tâches sont mises en œuvre pour atteindre l’objectif :

     • intégration d’un modèle permettant d’estimer la dégradation de la surface électrochimique (ECSA) de la couche catalytique à AlphaPEM,
     • intégration d’un modèle calculant la durée de vie restante du système (RUL).

      

4. Création de stratégies de contrôle basées sur le modèle pour le maintien de performances optimales et la réduction des dégradations le long de la vie de la pile.

   • L’objectif est de mettre en application la théorie produite durant l’action 3 afin de créer une stratégie de contrôle des conditions opératoires permettant de conserver des performances maximales et de réduire les dégradations futures sur une piles usagée. Deux tâches sont mises en œuvre pour atteindre cet objectif :

     • production d’une stratégie de contrôle sur les conditions opératoires, basée sur AlphaPEM, permettant de maintenir les performances maximales d’une pile usagée à tous instants de sa vie,
     • production d’une stratégie de contrôle sur les conditions opératoires, basée sur AlphaPEM, permettant de minimiser la dégradation future d’une pile usagée à tous instants de sa vie.
5. Conduite d’expériences de dégradations accélérées sur des bancs d’essais (mono-cellules et stacks) pour valider les ajouts faits au jumeau numérique ainsi que les stratégies de contrôle formulées.

   • L’objectif est d’effectuer des expériences sur les bancs d’essais du partenaire européen afin de valider les propositions faites dans les parties 4 et 5. Trois tâches sont mises en œuvre pour atteindre l’objectif :

     • réalisation d’expériences de dégradation accélérée sans modifications des conditions opératoires sur des stacks proches du mono-cellule,
     • réalisation d’expériences de dégradation accélérée avec stratégie de contrôle des conditions opératoires sur des stacks proches du mono-cellule,
     • répétition des essais sur des stacks d’une centaine de cellules.

Valorisation

Le projet OPUS-H2 : « Optimisation des Performances et de la dUrabilité des Systèmes Hydrogène à partir d’un jumeau numérique avancé » a l’ambition de favoriser le développement durable des systèmes hydrogène et la transition énergétique vers une économie bas-carbone pour renforcer la sécurité énergétique des territoires tout en réduisant leur dépendance vis-à-vis de ressources énergétiques importées. Le partage des connaissances et des compétences croisées à l’échelle de l’Union Européenne, dans le cadre du réseau, et la combinaison des initiatives territoriales permettront d’encourager l’innovation et la recherche dans le domaine. Les résultats du projet (jumeau numérique et stratégies de contrôle en accès libres) bénéficieront à tous les acteurs de la transition énergétique (instituts de recherche, industriels, acteurs économiques…).

Sur le plan scientifique, le projet permettra tout d’abord d’offrir à la communauté scientifique un simulateur open-source de pile à combustible, spécialisé pour un usage en contrôle-commande, tel qu’il n’en existe pas d’aussi avancé dans la littérature. Ensuite, le projet permettra de renforcer la compréhension du lien existant entre la chute en tension à hauts courants, la quantité d’eau liquide dans la pile et les conditions opératoires, à travers des développements théoriques et des essais expérimentaux. Suite à cela, des stratégies de contrôle permettant d’améliorer les performances de la pile à combustible seront testées expérimentalement. Par ailleurs, le projet ajoutera au simulateur et testera expérimentalement la physique de dégradation des cellules afin d’obtenir un modèle prenant en compte le vieillissement de la pile. Des stratégies de contrôle permettant d’améliorer la durée de vie des piles en découleront et seront testées expérimentalement. Enfin, le projet permettra au candidat d’obtenir des compétences techniques sur des bancs d’essais hydrogène modernes du partenaire européen, afin qu’il puisse les ramener sur le territoire réunionnais.

Partenaires

Partenaires financiers

Le projet OPUS-H2 est financé par l’Union Européenne dans le cadre du programme FEDER-FSE+ Réunion dont l’Autorité de gestion est la Région Réunion. L’Europe s’engage à La Réunion avec le fonds FEDER.

Partenaires académiques

Le projet OPUS-H2 vise à connecter durablement La Réunion dans l’écosystème de recherche européen en favorisant l’interopérabilité et la collaboration. Son objectif principal consiste à établir des liens solides pour intégrer pleinement l’île dans le réseau européen. Pour cela, une nouvelle coopération avec le centre de recherche ZSW (Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène du Bade-Wurtemberg) à Ulm en Allemagne a été créée. Ce laboratoire est l’un des plus importants de l’Union Européenne concernant la modélisation de piles à combustible et leur expérimentation sur bancs d’essais.

Contact

• Coordinateur du projet:
  • raphael.gass@univ-reunion.fr
• Responsable Scientifique pour Energy-Lab:
  • michel.benne@univ-reunion.fr
• Professeurs associés au projet à Energy-Lab:
  • dominique.grondin@univ-reunion.fr
  • cedric.damour@univ-reunion.fr

Présentation

Les zones faiblement ou non interconnectées aux grands réseaux électriques, et en particulier les îles, font dans la plupart des cas appel à des sources d’énergie fossiles pour leur production d’électricité, ce qui implique des niveaux d’émissions et de pollutions élevés, mais également des coûts supérieurs à ce que l’on peut trouver sur les continents. Afin de réduire leur dépendance énergétique tout en contribuant à se rapprocher de la neutralité carbone, le recours aux énergies renouvelables est privilégié, mais celles-ci nécessitent d’être couplées à des moyens de stockage pour faire face à leur variabilité et leur intermittence.

Le projet HyLES étudie les rôles et impacts que peut avoir l’hydrogène pour accompagner une transition vers l’indépendance énergétique.

Objectifs

Le projet HyLES, financé par l’Agence Nationale de la Recherche, vise à étudier les rôles et impacts que peut avoir l’hydrogène pour accompagner une transition vers l’indépendance énergétique et la neutralité carbone pour la production d’électricité et les transports dans les zones faiblement ou non interconnectées.

Il s’intéressera tout particulièrement à trois cas d’étude avec des localisations, besoins, ressources, économies et cultures différentes :

•     La Corse,
•     L’île de La Réunion,
•     La Polynésie Française.

R&D

Le projet s’intéresse tout particulièrement à trois cas d’étude avec des localisations, besoins, ressources, économies et cultures différentes : la Corse, l’île de La Réunion et deux îles de la Polynésie Française.

Une approche interdisciplinaire entre sciences pour l’ingénieur, sciences du climat et sciences humaines et sociales étant particulièrement nécessaire sur ce sujet, le projet s’appuie sur des contributions de partenaires (FEMTO-ST, GEPASUD, ENERGY-lab et SPE) des trois domaines et des trois zones étudiées.

Le projet compte trois phases :

• Etude des contextes locaux en termes de potentiels de production, de consommation et de verrous socio-économiques à l’intégration des technologies hydrogène
• Utilisation de ces résultats en vue d’une intégration à l’échelle locale (bâtiment, quartier) et à l’échelle des réseaux des îles.
  • Cette intégration s’appuiera sur les besoins électriques, sur le potentiel de décarbonation des transports (terrestres et maritimes) la production de chaud et de froid.
• Une étude de l’impact socio-économique de l’intégration des technologies hydrogène sur les territoires étudiés sera réalisée. Un livre blanc de recommandations sur l’intégration de l’hydrogène en territoire insulaire.

Equipements

Partenariats

• FEMTO-ST
• GEPASUD
• SPE

Valorisation

• https://www.corsematin.com/articles/lhydrogene-vert-une-solution-davenir-possible-pour-les-iles-123915
• https://letrois.info/actualites/hyles-la-technologie-de-lhydrogene-au-chevet-de-lautonomie-des-iles/
• https://www.lejournaldesarchipels.com/2021/03/18/experimentation-dans-lile-du-projet-hyles-sur-lhydrogene/

Equipe

Coordinateur du projet : Robin Roche –  robin .roche@femto-st.fr

Responsable scientifique pour ENERGY-lab : Michel Benne – michel.benne@univ-reunion.fr

Responsable scientifique pour GEPASUD : Pascal Ortega – pascal.ortega@upf.pf

Responsable scientifique pour SPE : Christian Cristofari – cristofari_c@univ-corse.fr

Contact

Coordinateur du projet : robin .roche@femto-st.fr

Responsable Scientifique pour ENERGY-Lab : michel.benne@univ-reunion.fr

Présentation

DeepRun – Deep Learning for Reunion Energy Autonomy

La stratégie de spécialisation intelligente pour la recherche et l’innovation S3 2021-2027 de La Région Réunion cherche à atteindre l’objectif, parmi tant d’autres, de l’autonomie électrique d’ici 2023 (Siby, 2020). Et le programme régional « Green Revolution, La Réunion île solaire et terre d’innovation » proposent d’encourager davantage les sources renouvelables (solaire, vent, thermique, biomasse) et de stocker les énergies non exploitées par des moyens durables. Les axes prioritaires n°1 et n°4 du programme FEDER sont d’investir dans les leviers de croissance, et progresser vers la transition énergétique et l’autonomie électrique. En effet deux leviers sont disponibles, la première est l’augmentation des énergies renouvelables (biomasse, solaire, …) et la seconde est la maitrise des énergies intermittentes (solaire et vent) par le stockage d’hydrogène.

D’ici 2023, les centrales de charbon devront être converties en centrale à biomasse (ALBIOMA, 2020). Or, à ce jour il n’existe pas de cartographie fine du domaine agricole sur le territoire réunionnais, rendant difficile la caractérisation des surfaces agricoles à l’échelle de l’île. La télédétection par images satellitaires offre un moyen de produire de la connaissance des sols à grande échelle tout en ayant un coût raisonnable. Cette captation d’image permet non seulement d’atteindre des zones difficiles d’accès, mais ouvre à une revisite périodique pour le suivi de projets. La végétation se distingue facilement du béton (Gaetano et al., 2018). Cependant, différencier la canne à sucre du maïs, ou les vergers créoles arborés avec des résolutions satellitaires est une tâche bien plus difficile. Les approches récentes de type Deep Learning promettent ici d’analyser efficacement les quantités phénoménales de données (Watanabe et al., 2020) et d’améliorer les classifications d’usage du sol tout en étant facilement exploitables par un utilisateur (Ayhan et al., 2020). Ces outils seront ainsi mis en place dans le cadre du projet DeepRun pour obtenir des cartographies fines d’usages du sol.

Parmi l’ensemble des moyens de stockage durable, l’hydrogène représente un vecteur d’énergie d’avenir, très prometteur pour le territoire. En ce sens, la France vient de lancer le programme de relance hydrogène pour l’horizon 2030. Malgré tout, de nombreux verrous technologiques et sociétaux restent à résoudre. Pour réduire les coûts de production, le Japon vient par exemple d’inaugurer la plus grande centrale électrolyseur au monde. Le manque de fiabilité par l’apparition des défauts de fonctionnement (Dijoux et al., 2017) est l’un des nombreux challenges. Les outils classiques de diagnostic n’intègrent que les variables extérieures qui sont difficilement interprétables avec peu de sensibilité. Le projet DeepRun vise à améliorer la compréhension et la détection de ces défauts en intégrant les observations internes aux outils classiques. Et, les méthodes récentes de Deep Learning présentent d’excellents résultats dans ce genre d’application (Haas et al., 2020).

Le projet postdoctoral DeepRun étudie de manière transversale les outils d’intelligence artificielle pour la reconnaissance d’images afin d’accompagner une transition vers l’indépendance énergétique.

Durée du projet postdoctoral : 18 mois (octobre 2021 – mars 2022)

Objectifs

Objectif principal

L’objectif principal est le développement d’outils de reconnaissance d’images multi-échelles transversales, mettant en œuvre des algorithmes de type Deep Learning, appliqués à l’estimation de la ressource en biomasse pour la production de bioénergie, et à la fiabilité des convertisseurs hydrogène pour l’optimisation du stockage d’énergie.

Retombées attendues

• Développement et recherche d’un outil d’apprentissage profond répondant aux contraintes opératoires du territoire réunionnais.
• Application multi-échelle de la méthode développée, détection fine des types de cultures sur l’échelle de la parcelle, et reconnaissance des régimes de bulles/gouttelettes.
• Mettre à disposition de la communauté scientifique et de la société les résultats des recherches.

R&D

Le projet DeepRun comporte trois actions :

Action 1 : Conception d’un outil de reconnaissance d’images multiéchelles

• Mise à jour de la bibliographie sur les outils de reconnaissance d’images Deep Learning multiéchelle
• Développement d’un outil scientifique spécifique aux conditions du territoire réunionnais
  • Fonctionnement des convertisseurs hydrogène en milieu tropical (humidité et température)
  • Diversité des cultures réunionnaise et relief escarpé
• Création des bases de données avec des images satellitaires (Pléiades) et de nouvelles cartographies de vérités provenant de la DEAL REUNION / IGN
• Création des bases de données pour les convertisseurs hydrogène

Action 2 : Application à la reconnaissance de l’occupation du sol à l’échelle du paysage

• Détection des types de cultures et génération de cartographies fines d’usage du sol (1 par année)
• Croisement des cartographies (risques, gisement, usages) pour la prise de décision photovoltaïque

Action 3 : Application sur une échelle des microbulles à l’échelle de la cellule électrochimique

• Création des bases de données et détection des bulles/gouttelettes, puis détermination des régimes de fonctionnement
• Couplage des distributions spatiales obtenues aux modèles et conception d’un outil de diagnostic multimodal

Equipements

Pour mener à bien le projet des machines de calcul à différentes échelles sont mise à disposition du chercheur postdoctorant :

• Stations de calcul locales du ENERGY-lab et du CIRAD
  • GPU : 2 x Nvidia Quadro RTX 4000 (8 Go) + 1 x Nvidia RTX 5500 (24 Go)
  • RAM : 128 Go
  • Stockage : 4 To

• Mésocentre HPC et données Meso@LR
  • GPU : 2 noeuds de visualisation modifiés Nvidia RTX 6000 (48 Go)
  • RAM post : 3 To
  • Stockage : 15 Po

• Supercalculateur HPE CNRS IDRIS Jean-Zay
  • GPU : 7 partitions accélérés, Nvidia V100 (16-32 Go), Nvidia A100 (40-80 Go), max 1024 GPUs/job
  • RAM post : 3 To
  • Stockage : 30 Po

Le banc d’essai hydrogène du projet SYSPACREVERS est également mis a disposition pour les expérimentations :

Partenariats

Partenaires scientifiques

• CIRAD
  • Pierre Todoroff (pierre.todoroff@cirad.fr)
  • Lionel Le Mézo (lionel.le_mezo@cirad.fr)
  • Mickaël Mezino (mickael.mezino@cirad.fr)
  • Bertrand pitollat (bertrand.pitollat@cirad.fr)

• CNRS IDRIS (support avancé)
  • Maxime Song (maxime.song@idris.fr)
  • Pierre Cornette (pierre.cornette@idris.fr)

Partenaires fianciers

Valorisation

Articles scientifiques

• Christophe Lin-Kwong-Chon, Cedric Damour, Michel Benne, Jean-Jacques Amangoua Kadjo, et Brigitte Grondin-Pérez, « Adaptive neural control of PEMFC system based on data-driven and reinforcement learning approaches », Control Engineering Practice, vol. 120, p. 105022, mars 2022, doi: 10.1016/j.conengprac.2021.105022.
• Christophe Lin-Kwong-Chon, Pierre Todoroff, Lionel Le Mezo, Michel Benne et Jean-Jacques Amangoua Kadjo, « Multi-level deep-based classification of land use and land cover: A case study on Réunion Island », Proceedings of the International Society of Sugar Cane Technologists, volume 31, xx–xx, 2023 (à paraitre)

Actes de congrès

• Christophe Lin-Kwong-Chon, Kenza Benlamlih, Pierre Todoroff, Jean-Jacques Amangoua Kadjo, « Deep learning et imagerie satellitaire pour cartographier l’occupation du sol : performances et perspectives », RGR2021, 17 novembre 2021, sciencesconf.org:rgr2021:374451.
• Idriss Sinapan, Christophe Lin-Kwong-Chon, Cédric Damour, Michel Benne, Jean-Jacques Amangoua Kadjo, Optimisation des interfaces fluidiques dans un système de production d’hydrogène par électrolyse à partir des outils de reconnaissance d’images Deep Learning, CNRS Aussois FRH2, 2 juin 2022
• Christophe Lin-Kwong-Chon, Idriss Sinapan, Dominique Grondin, Michel Benne, Segmentation d’images pour la classification de données massives, TEMERGIE ValoREn, 1^er decembre 2022
• Christophe Lin-Kwong-Chon, Pierre Todoroff, Lionel Le Mezo, Michel Benne et Jean-Jacques Amangoua Kadjo, « Multi-level deep-based classification of land use and land cover: A case study on Réunion Island », ISSCT2023, Hyderabad, 2023

Posters

• Pierre Todoroff, Christophe Lin-Kwong-Chon, Kenza Benlamlih, Deep Learning et imagerie satellitaire pour cartographier l’occupation du sol : performances et perspectives, CST SIAAM, 15 novembre 2021
• Pierre Todoroff, Christophe Lin-Kwong-Chon et Kenza Benlamlih, Modèle d’apprentissage profond pour cartographier l’occupation du sol en zone tropicale à partir d’images THRS, SEAS-OI, 13 juin 2022
• Christophe Lin-Kwong-Chon, Pierre Todoroff, Mickaël Mezino, Lionel Le Mezo, Cartographie de l’occupation du sol par imagerie satellitaire et apprentissage profond : Premiers résultats, CST CapTerre, 24 novembre 2022

Cartographies d’occupation du sol

• Reunion 2018 A2 300dpi
• Reunion 2020 A2 300dpi

Outils et interfaces

• DeepRun-GUI : Une application graphique (GUI) pour la génération de modèles d’apprentissage profond, l’entraînement des modèles et l’inférence d’images. Code source.

Vulgarisations

• Fête de la Sciences, 17 novembre 2022, 30ème édition, Université de La Réunion

Equipe

Directeur du laboratoire et responsable d’orientation scientifique

Pr. Michel Benne (michel.benne@univ-reunion.fr )

Porteur du projet DeepRun

MCF HDR Jean-Jacques Amangoua Kadjo (amangoua.kadjo@univ-reunion.fr)

Partenaire scientifique

Dr HDR Pierre Todoroff (pierre.todoroff@cirad.fr)

Postdoctorant 

Dr Christophe Lin-Kwong-Chon (christophe.lin-kwong-chon@univ-reunion.fr)

Contact

Contact : 

Laboratoire ENERGY-lab
Jean-Jacques Amangoua Kadjo
amangoua.kadjo@univ-reunion.fr
Tel : +262(0)262 938216

15, Avenue
René Cassin
CS 92003
97744 Saint-Denis Cedex 9
La Réunion

Objectif 1

Objectifs 1 : Mise en place d’un suivi du  micro-grid Mafatais (durée de mai 2019 à mai 2021):

Dans ce travail, nous proposons d’effectuer un suivi technique du projet d’électrification de la station SAGES située à Mafate « La Nouvelle ». Les critères d’évaluation seront essentiellement basés sur des critères de performances électrochimique et  électrique de l’installation (KPI, Key performance indicator). L’objectif principal sera de proposer par la suite une stratégie de contrôle et diagnostic basée sur les piles à combustible et les électrolyseurs alcalins, mais aussi de pouvoir proposer une stratégie technico- économique vis-à-vis du déploiement des systèmes micro-grid sur le territoire Réunionnais.

Résultats et livrables obtenus :

• Rapports de suivi industriel

Objectif 2

Objectif 2-Mise en place d’une stratégie de diagnostiques pour Électrolyseur PEM basse pression (mai 2020 à mai 2021):

Les travaux menés par Aubras et al (IJHE 2017[1]) ont abouti à la création d’un modèle numérique et analytique pouvant permettre de caractériser les plages de fonctionnement propre aux électrolyseurs PEM basses pressions. Ces travaux ont été menés en partenariat avec L’université de Londres (UCL) et L’université de Grenoble ALPES (LEPMI). De cette approche physique, il se doit désormais de pouvoir aboutir à une stratégie de contrôle commande similaire à celle développée en mode piles dans les travaux de Lebreton et al.[2] et de Damour et al.[3] axée cette fois-ci sur la technologie des Électrolyseur PEM.

Livrables et résultats obtenus:

• Revue : Aubras, F., Damour, C., Benne, M., Bessafi, M., Grondin-Perez, B., Kadjo, A. J. J., & Deseure, J. (2021). A Non-Intrusive Signal-Based Fault Diagnosis Method for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer Using Empirical Mode Decomposition. Energies, 14(15), 4458.

• Conférence internationale : Aubras, F., Lin-Kwong-Chon, C., Damour, C., Benne, M., Bessafi, M., Grondin-Perez, B., Deseure, J., & Kadjo, J. J. A. (2020, November). Empirical Mode Decomposition Applied to Proton Exchange Membrane Electrolyzer for Non-Intrusive Diagnosis. In ECS Meeting Abstracts (No. 53, p. 3762). IOP Publishing.

• Conférence nationale (FRH2) : Farid Aubras, Cedric Damour, Michel Benne, Christophe Lin-Kwong-Chon, Jonathan Deseure, Amangoua J-J Kadjo « Méthode de diagnostic non intrusive appliquée aux électrolyseurs à membrane échangeuse de protons : Analyse entropique multi échelle » FRH2 2021

[1] Aubras, F., Deseure, J., Kadjo, J. J., Dedigama, I., Majasan, J., Grondin-Perez, B., … & Brett, D. J. L. (2017). Two-dimensional model of low-pressure PEM electrolyser: Two-phase flow regime, electrochemical modelling and experimental validation. International journal of hydrogen energy, 42(42), 26203-26216.

[2] Lebreton, C., Benne, M., Damour, C., Yousfi-Steiner, N., Grondin-Perez, B., Hissel, D., & Chabriat, J. P. (2015). Fault Tolerant Control Strategy applied to PEMFC water management. International Journal of Hydrogen Energy, 40(33), 10636-10646.

[3] Damour, C., Benne, M., Grondin-Perez, B., Bessafi, M., Hissel, D., & Chabriat, J. P. (2015). Polymer electrolyte membrane fuel cell fault diagnosis based on empirical mode decomposition. Journal of Power Sources, 299, 596-603.

Objectif 3

Objectif 3-Contribution à la compréhension des E-PEMs sous l’aspect bi-phasique (mai 2019 à mai 2020):

Dans leurs travaux, Dedigama et al[1] ont visualisé le mécanisme de formation des bulles d’oxygène grâce à une technique de spectroscopie. Ils ont pu observer:

• Un régime monophasique apparaissant lors des faibles densités de courant (lorsque la réaction de dissociation n’a pas encore eu lieu), se caractérisant par un nombre de Reynolds laminaire et par une présence uniforme d’eau dans les canaux
• Un régime biphasique où la réaction de dissociation de l’eau produit un mélange de bulles d’oxygène et d’eau dans le canal.

En particulier, les phases de test effectuées à Londres auprès du Pr Dan Brett durant la thèse du Dr Aubras, ont pu mettre en avant le faite que les régimes Slug flow impactent les performances électrochimiques de la cellule. Cette problématique est d’autant plus importante du faite que les prochaines applications stationnaires de cellule électrolyseur basse pression s’orientent vers des points de fonctionnement où les régimes d’obstruction apparaissent (très haute densité de courant).
Les revues bibliographiques ont pu montrer que ce phénomène n’a été que très peu étudié. Ainsi un des objectifs principaux sera d’étudier le comportement électrochimique (avec la collaboration de L’UCL de Londres) d’une cellule E-PEM lors de l’apparition du Slug Flow régime par le biais de la spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) et de la modélisation analytique.

Livrables obtenus:

• Revue : Aubras, F., Rhandi, M., Deseure, J., Kadjo, A. J. J., Bessafi, M., Majasan, J., … & Chabriat, J. P. (2021). Dimensionless approach of a polymer electrolyte membrane water electrolysis: Advanced analytical modelling. Journal of Power Sources, 481, 228858.
• Conf internationale : Rhandi, M., Aubras, F., Kadjo, A. J. J., Druart, F., Grondin-Perez, B., & Deseure, J. (2019, September). Dimensionless approach of a pressurized proton exchange membrane water electrolysis. In 12th European Congress of Chemical Engineering, ECCE12 (pp. pp-1903).

[1] Dedigama, I., Angeli, P., van Dijk, N., Millichamp, J., Tsaoulidis, D., Shearing, P. R., & Brett, D. J. (2014). Current density mapping and optical flow visualisation of a polymer electrolyte membrane water electrolyser. Journal of Power Sources, 265, 97-103.

Partenaires

Partenariat avec les universitaires

Laboratoire LEPMI (Grenoble)

Laboratoire UCL (Londres)

Partenariat avec les acteurs du territoire

Le projet est cofinancé par le Sidélec

EDF-SEI

Partenaires financiers

Le projet SPACE est cofinancé par l’UE et la Région Réunion. 

Contacts

Pr Brigitte Perez

brigitte.grondin@univ-reunion.fr

Dr Jean Jacques Kadjo

amangoua.kadjo@univ-reunion.fr

Dr Farid Aubras

farid.aubras@univ-reunion.fr

Valorisations et communications

Publications dans des revues à comité de lecture :

1.  Aubras, F., Rhandi, M., Deseure, J., Kadjo, A. J. J., Bessafi, M., Majasan, J., … & Chabriat, J. P. (2021). Dimensionless approach of a polymer electrolyte membrane water electrolysis: Advanced analytical modelling. Journal of Power Sources, 481, 228858.
2. Aubras, F., Damour, C., Benne, M., Bessafi, M., Grondin-Perez, B., Kadjo, A. J. J., & Deseure, J. (2021). A Non-Intrusive Signal-Based Fault Diagnosis Method for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer Using Empirical Mode Decomposition. Energies, 14(15), 4458.

Communications Nationales et Internationales :

1. Rhandi, M., Aubras, F., Kadjo, A. J. J., Druart, F., Grondin-Perez, B., & Deseure, J. (2019, September). Dimensionless approach of a pressurized proton exchange membrane water electrolysis. In 12th European Congress of Chemical Engineering, ECCE12(pp. pp-1903).
2. Aubras F Lin-Kwong-Chon, C., Damour, C., Benne, M., Bessafi, M., Grondin-Perez, B., Deseure, J., & Kadjo, J. J. A. (2020, November). Empirical Mode Decomposition Applied to Proton Exchange Membrane Electrolyzer for Non-Intrusive Diagnosis. In ECS Meeting Abstracts(No. 53, p. 3762). IOP Publishing.
3. Méthode de diagnostic non intrusive appliquée aux électrolyseurs à membrane échangeuse de protons : Analyse entropique multi échelle, GDR HYSPAC.

Présentation

Au cours de deux dernières décennies nous avons assisté à un développement constant des technologies de communications sans fils. Les réseaux de téléphonie mobiles, les points d’accès à l’internet, les communications points à points sont autant de sources de réseaux sans fils basées sur des standards de communication définis par différents organismes (ETSI, CEPT, IEEE, FCC). A chacun de ces standards est allouée une bande de fréquences associée à plusieurs canaux possédant chacun une quantité d’énergie maximale.

Afin d’obtenir une image fréquentielle et temporelle de ces réseaux sans fil, le projet CARERC propose la réalisation d’une infrastructure logicielle et matérielle de mesure dans le but de réaliser une cartographie électromagnétique 3D dynamique d’un espace donné basée sur l’exploitation des réseaux de capteurs.

Ce réseau doit être autonome en énergie afin de pouvoir fonctionner dans tout type d’environnement et cette autonomie passe par l’aspect logiciel (optimisation des communications et de l’activité des éléments du réseau) et matériel (récupération d’énergie de différentes sources : ondes électromagnétique, solaire…).

Objectifs

Les objectifs du projet CARERC sont au nombre de trois, répartis sur trois actions :

• Autonomie énergétique d’un réseau de capteurs

• Réalisation d’un capteur de puissance électromagnétique

• Stockage et visualisation 3D des données mesurées

Equipements

R & D

Action 1 : autonomie énergétique du réseau.

Un réseau de capteur est composé d’un ensemble d’éléments appelés « nœuds ».

Ces nœuds disposent :

• d’interfaces de communication sans fil afin de communiquer soit entre eux soit avec la « station de base », élément qui récupère les informations transmises par les nœuds pour les transférer vers une base de données.
• de capteurs qui peuvent être de natures différentes (température, mouvement, lumière, vent, etc…). Ce sont ces capteurs qui vont fournir les informations qui seront remontées en base de données.

Rendre le réseau autonome

Pour cela, l’équipe CARERC travaille sur :

• l’optimisation logicielle du réseau. Pour cela, différentes méthodes portant sur la transmission des informations dans le réseau font l’objet de travaux de doctorat au laboratoire LE²P. L’idée est d’optimiser l’énergie consommée par un nœud au cours du temps.
• des protocoles « d’endormissement » des nœuds afin de réduire au maximum l’énergie consommée et procéder ensuite à des réveils programmés ou commandés par des sources extérieures.

Récupération d’énergie pour les batteries embarquées

Des solutions de récupération d’énergie seront installées sur les nœuds afin de recharger les batteries embarquées. Outre la ressource solaire, l’équipe travaille, dans le cadre des activités de recherches du LE²P, sur une source en particulier : la transmission d’énergie sans fil.

Le principe est de récupérer de l’énergie présente dans les ondes électromagnétique qui nous entourent, de la transformer en tension continue et de la stocker dans une batterie. Pour ce faire, nous utilisons des antennes redresseuses appelées « rectena » ainsi que des circuits de pompe de charge pour accumuler les faibles niveaux de tension récupérés.

Action 2 : Réalisation d’un capteur de niveau de puissance électromagnétique

Afin de réaliser la cartographie électromagnétique, il est nécessaire de développer un outil de mesure de puissance électromagnétique dans un espace donné. Pour cela, plusieurs solutions ont été étudiés, développées et en cours de développement.

La première consiste en la mesure du niveau RSSI (Received Signal Strength Indication) faite au niveau de chaque nœud du réseau de capteur. Cette mesure est réalisée par le biais de l’antenne qu’utilise le nœud pour ses communications et permet d’avoir une information sur le niveau de puissance des ondes reçues par le nœud dans sa bande de communication.

La seconde consiste en l’utilisation de circuits intégrés du commerce tels que les détecteurs logarithmique (couplés avec des amplificateurs faible bruit et éventuellement un mélangeur) qui produisent une tension proportionnelle au niveau de puissance en entrée. Après calibrage de ces circuits il est possible, à partir du niveau de tension mesuré, de remonter au niveau de puissance électromagnétique.

Un circuit intégré embarquant ces différentes fonctions sera réalisé dans une technologie de pointe et permettra de s’affranchir des pertes du aux adaptations des différents circuits utilisés dans la solution précédente.

Action 3 : Stockage et visualisation 3D des données mesurées

L’ensemble des données mesurées seront stockées dans un outil de type Big data. Cette base de données sera en mesure de s’adapter aux différents type de données qui seront remontées via le réseau.

Une fois ces données correctement stockées,  une visualisation de ces données sera réalisée.

Dans un premier temps, dans une optique de contrôle de qualité de mesure et de bon fonctionnement du réseau.

Dans un second temps, dans un souci de visualisation du niveau de puissance électromagnétique que l’on mesure dans l’espace de déploiement du réseau de capteur.

Il prévu pour cette visualisation d’utiliser des outils web 3D.

Manipulations

Valorisation

Communications

• Rochefeuille E., Alicalapa F., Douyère A., Vuong T. (2017). Rectenna Design for RF Energy Harvesting using CMOS 350nm and FDSOI 28nm, IEEE Radio and Antenna Days of the Indian Ocean (RADIO), 25-28 septembre 2017, Le Cap (Afrique du Sud). 2017 IEEE Radio and Antenna Days of the Indian Ocean (RADIO),. doi: https://doi.org/10.23919/RADIO.2017.8242246. Réf. HAL: hal-01696046
• Douyère A., Rivière J., Rochefeuille E., Dubard J.-L., Lan Sun Luk J.-D. (2017). Etude du couplage et analyse des performances d’une rectenna PIFA à faibles niveaux de puissance, Assemblée Générale GDR Ondes, 23-25 octobre 2017, Sophia Antipolis (France).. Réf. HAL: hal-01630705
• Rochefeuille E., Alicalapa F., Douyère A., Vuong T. (2017) FDSOI 28nm performances study for RF energy scavenging , IEEE Radio and Antenna Days of the Indian Ocean (IEEE RADIO 2017), Sep 2017, Cape Town, South Africa. IOP, IOP Conference S
  eries: Materials Science and Engineering, pp.012009, 2018, DOI : https://doi.org/10.1088/1757-899X/321/1/012009〉

Media

The CARERC project is featured in :

• The weekly magazine « Regard’Ensemble », which covers the island’s economic activities: from 2’35 of the video : http://www.antennereunion.fr/info-et-magazines/regard-ensemble/replay/replay-regard-ensemble-vendredi-07-juin-2019
• News Report on the TV news FranceTvinfo La 1ère : https://la1ere.francetvinfo.fr/reunion/emissions/journal-de-12h30  from 3’30
• Zinfo974 website : https://www.zinfos974.com/%E2%96%B6%E

Events

• CARERC special participation in the Sustainable Energy Forum organized by IOC, 04/ 9-11/2019
• Participation in the GdR RSD (CNRS); LPWAN thematic days, Lyon, 07/11-12/2019 and Scientific Poster presentation

Posters

Equipe

Equipe scientifique

Responsable scientifique : Alexandre Douyere

Adjoints scientifiques : Frédéric Alicalapa et Nour Murad

Equipe Projet

Chef de projet : Pierre-Olivier pierre Lucas de Peslouan

• Ariste Boutchama, IGE Circuits et Ssystèmes
• Pierre-Olivier Lucas de Peslouan, IGR Conception et Développement des circuits
• Marie-Laure Pérony-Charton, IGE Valorisation
• Jérôme Rivière, IGR Electronique Hyper-Fréquence

Contact

Directeur scientifique : Alexandre DOUYERE (alexandre.douyere@univ-reunion.fr

Chef de projet  :  Pierre-Olivier Lucas de Peslouan (pierre-olivier.lucas-de-peslouan@univ-reunion.fr)

carerc-le2p@univ-reunion.fr

Présentation

Les réseaux intelligents ou « smart grids » sont des réseaux d’électricité qui, grâce à des technologies informatiques, ajustent les flux d’électricité entre fournisseurs et consommateurs. En collectant des informations sur l’état du réseau, les smart grids contribuent à une adéquation entre production, distribution et consommation.

Les réseaux intelligents peuvent être définis selon quatre caractéristiques en matière de :

• Flexibilité : ils permettent de gérer plus finement l’équilibre entre production et consommation ;
• Fiabilité : ils améliorent l’efficacité et la sécurité des réseaux ;
• Accessibilité : ils favorisent l’intégration des sources d’énergies renouvelables sur l’ensemble du réseau ;
• Economie : ils apportent, grâce à une meilleure gestion du système, des économies d’énergie et une diminution des coûts (à la production comme à la consommation).

(source :  https://www.connaissancedesenergies.org)

En zone non interconnectée et en milieu insulaire, la flexibilité énergétique repose sur une augmentation du taux de pénétration des ressources d’énergie renouvelable (EnR) dans le mix électrique, sans altérer la stabilité du réseau et de la fiabilité de la production. A La Réunion, cet objectif repose sur l’essor de la conversion photovoltaïque (PV) de l’énergie solaire.

L’intermittence, la variabilité stochastique et la faible prévisibilité de la ressource solaire encouragent le développement d’unités de production et de stockage distribués géographiquement, à l’échelle du bâtiment (smart- building) et du quartier (smart-grid). Ce déploiement de micro réseaux est un objectif prioritaire du programme de la Stratégie de Spécialisation Intelligente (S3).

La prise en compte de l’intermittence, de la variabilité et de la faible prévisibilité de la ressource solaire, ainsi que le caractère distribué de ces unités requièrent le développement de stratégies de pilotage intelligentes, décentralisées au niveau des différents « agents » (sources de conversion, systèmes de stockage et consommateurs).

GYSOMATE (Gestion dYnamique Supervision et Optimisation de Microréseaux urbains pour l’Autonomie du Territoire en énergie Electrique), vise le développement de stratégies intelligentes de gestion de l’énergie pour le pilotage de systèmes distribués de production et de stockage d’énergie à partir de la prévision de variables clés à plusieurs niveaux de la chaîne énergétique.

Financé par le fond FEDER et d’une durée de trois ans (2017-2020), le projet est porté par le LE2P et mené en partenariat avec le LIM (Université de La Réunion) et le FEMTO ST (UMR de l’Université de Franche Comté) sur le plan académique.

Objectifs

L’objectif du système de gestion développé est de mobiliser les mécanismes de flexibilité que sont les systèmes de stockage d’énergie et le pilotage des charges pour assurer la stabilité du système électrique à un coût d’opération optimal malgré un fort taux de pénétration d’énergies renouvelables intermittentes.

Porté par une équipe de 4 ingénieurs, GYSOMATE est entré en phase opérationnelle le 2 octobre 2017 et se décompose en 4 actions  :

• Action 1 : Simulateur microreseau
• Action 2 : Unités de production et de stockage connectées et pilotables
• Action 3 : Plateforme d’agrégation
• Action 4 : Système de gestion de l’énergie

R & D

ACTIONS

Action 1 : Simulateur micro-réseau

Une plateforme de simulation temps réel (RT) est implantée au LE2P pour émuler des micro réseaux composés d’unités de conversion d’énergie (PV), de stockage et de consommation. Cette plateforme permettra de tester en temps réel des stratégies de gestion de l’énergie appliquées à différentes architectures de micro réseaux en conditions de fonctionnement réel.

Action 2 : unités de production et de stockage connectées et pilotables

Des données physiques mises à disposition par les partenaires de GYSOMATE seront agrégées à l’entrepôt de données du LE2P, connecté à la plateforme de simulation RT. Ces unités seront également rendues pilotables par un ensemble de capteurs et actionneurs.

Action 3 : Plateforme d’agregation

Les données énergétiques fournies par les partenaires seront agrégées aux données météorologiques du LE2P.

Action 4 : Système de gestion de l’énergie

Le système de gestion de l’énergie en cours de développement repose sur des Systèmes Multi Agents. Des scenarii d’équilibrage seront générés pour tester en temps réel les stratégies de gestion de l’énergie pour la supervision en temps réel du microréseau émulé.

Livrables

Deux livrables sont attendus. Ils seront réalisés par des prestataires de services.

Livrable 1 : Configuration matérielle standard permettant la supervision, la gestion optimale des microréseaux et l’analyse de leur comportement énergétique ainsi que de leur potentiel d’effacement

Livrable 2 : Interface Homme-Machine de supervision et de gestion pour le pilotage à distance du Système de gestion de l’Energie de microréseaux urbains et de parc de VE connectés.

Equipements

Partenaires

Partenariats avec universitaires

Partenariats avec acteurs du territoire

Valorisation

Communications :

Yassine Gangat, Nicolas Coquillas, Dominique Grondin, Michel Benne, Jean-Pierre Chabriat, et al.. Simulation & Emulation platform for smart grid technologies. Control, Electronics, Renewable Energy and Communications – ICCEREC, Dec 2018, Bandung, Indonesia. IEEE, Proceedings of the ICCEREC 2018, 2018.

Articles dans médias :

Le projet GYSOMATE bénéficie d’un bon écho dans la presse locale, ainsi que sur certains sites spécialisés :

Equipe

Equipe scientifique

Responsable scientifique : Michel Benne

Equipe projet

Chef de projet : Dominique Grondin

• Nicolas Coquillas, IGE Plateforme de simulation temps réel HIL
• Taher Issoufaly, IGE Système Multi Agent
• Chao Tang, IGR Gestion et analyse des données
• Marie-Laure Perony-Charton, IGE Valorisation

Contact

Directeur scientifique : Michel Benne (michel.benne@univ-reunion.fr)

Chef de projet : Dominique Grondin (dominique.grondin@univ-reunion.fr)

Presentation

Le projet SysPàCRevers (Innovations et preuve de concept pour la conversion et la production de l’énergie électrique solaire stockée via le vecteur Hydrogène : Système Pile à Combustible Réversible) propose la conception, l’optimisation et le test en temps réel d’un nouveau concept de PàC réversible à 3 chambres pouvant réaliser les fonctions d’électrolyseur ou de Pile à combustible.

La région Réunion, n’échappe pas à la problématique de l’énergie. En tant que région insulaire, elle est caractérisée par une situation de dépendance énergétique importante. Même si l’utilisation des ressources énergétiques locales et renouvelables est supérieure à celle utilisée en France métropolitaine, elle est cependant insuffisante au regard des objectifs fixés en termes d’autonomie énergétique.

La part des énergies renouvelables devant être augmentée dans les années à venir, la question de leur stockage apparaît alors comme un facteur-clé, indispensable à ce développement. En effet, la production d’électricité renouvelable, quel que soit sa source : hydraulique, éolienne, solaire, présente à des degrés divers, l’inconvénient majeur de son intermittence. La question devient alors : comment stocker l’électricité produite pendant les pointes de production pour la consommer durant les pointes de consommation ?

Une des solutions préconisées, à l’heure actuelle, est de stocker l’énergie via un électrolyseur, qui convertit l’électricité en hydrogène et oxygène pendant les heures de faible consommation. Cette énergie est ensuite restituée via une pile à combustible, qui reconvertit l’hydrogène et l’oxygène en électricité sur le réseau pendant les heures de fortes consommations, c’est le principe du Power-to-hydrogène (P2H).

Objectifs

Le projet SysPàCRevers a pour objectif pincipal la conception et l’optimisation des performances électro-fluidiques d’un nouveau concept de PàC Réversible (PàC-R) permettant à la fois de convertir l’énergie électrique en Hydrogène et Oxygène (mode électrolyseur) et convertir l’Hydrogène en énergie électrique (mode pile à combustible).

R & D

Au sein du vecteur d’énergie hydrogène, un système électrolyseur converti une source électrique décarboné en hydrogène et en oxygène, ces gazs sont ensuite comprimés et stockés, puis un système pile à combustible recombine ces éléments pour fournir un courant électrique au moment voulu. Le système PAC-R permet ici un gain économique à l’achat, mais également un plus faible encombrement par rapport à la mise en place de deux systèmes discrets, ce qui le rend idéal dans des applications insulaires.
Toutefois, plusieurs verrous technologiques entravent le système PAC-R unifié, principalement la faible performance par rapport aux systèmes discrets, une faible durabilité face aux corrosions et enfin une fiabilité de fonctionnement à améliorer. Et, ce projet cherche à répondre à ces axes de recherches par le biais de 3 actions.

Action 1 : Étude théorique

L’objectif de cette première action est le développement d’un premier prototype de PAC-R innovant et l’optimisation de la conception des cellules à partir notamment de la simulation du modèle sous le logiciel Comsol Multiphysics®.

Les simulations des PAC-R sous l’environnement du logiciel Comsol Multiphysics® vont permettre de comprendre et de caractériser les différents régimes d’écoulement de bulles d’oxygènes. Il est essentiel de modéliser le comportement fluidique bi-phasique à l’intérieur de la cellule ainsi que le mécanisme de formation des bulles pour optimiser la conception des PAC-R. Une fois l’optimisation multiphysique réalisée, une optimisation mécanique permettra de réaliser plusieurs maquettes. Ces plans optimisés seront ensuite employés pour l’usinage des prototypes.

Action 2 : Mise en place d’un banc d’essai et conception d’une cellule de PAC-R

L’objectif de cette action est de dimensionner, installer et mettre en service un banc de tests pour les prototypes de Piles à Combustible Réversible (PAC-R). Il s’agit d’un composant essentiel en vue de la conception, réalisation et validation expérimentale du modèle développé.

Le dimensionnement d’un banc d’essai est une étape primordiale dans la mise en place du dispositif expérimental de caractérisation des PAC-R. Le système de tests pour PAC-R qui sera installé au laboratoire sera entièrement automatisé offrant de nombreuses possibilités de diagnostic système, d’acquisitions de données (consignes et mesures), de conditions opératoires, mais aussi de sécurité et de fonctions d’alarme.

En outre, il permettra de programmer des protocoles de tests, de générer des séquences spécifiques, tels que :

• Démarrage et arrêt
• Profils de durabilité
• Courbes de polarisation
• Tests de diagnostiques, comme les analyses d’impédance ou voltamétrie/cyclique à balayage linéaire
• Cycles de charge dynamique
• Visualisation des régimes de bulle via un système de caméra externe

Des bases de données expérimentales relatives au fonctionnement du système PAC-R seront réalisées sur ce banc de tests. Ces bases de données seront réalisées à partir d’un plan d’expériences strict qui prendra en considération l’ensemble des conditions opératoires de fonctionnement.

Action 3 : Expérimentations

L’objectif de l’action 3 sera d’effectuer des tests en temps réel de la cellule conçue et optimisée. La fiabilité de fonctionnement, la durée de vie et les performances des prototypes seront éprouvées.

Pour cela, les expérimentations consisteront en des cycles de fonctionnement mettant en oeuvre des situations où les chambres électrolyseurs et pile à combustible seront sollicités de manière séquencée.

EQUIPEMENTS

PARTENAIRES

Partenariat avec les universitaires

Laboratoire LEPMI

Partenariat avec les acteurs du territoire

Temergie

Partenaires financiers

Le projet SYSPACREVERS est cofinancé par l’UE et la Région Réunion. 

Valorisation

La valorisation de ce projet se fera essentiellement auprès du grand public

Equipe

Equipe scientifique

Responsables scientifiques :

• Brigitte GRONDIN PEREZ
• Jean-Jacques KADJO

Equipe projet

Chef de projet : Loïc Deva HERMETTE (2019-2021) / Christophe Lin-Kwong-Chon (2020-2021)

• Farid Aubras, IGE valorisation et communication

Contact

Directeurs scientifiques :

Brigitte GRONDIN PEREZ (brigitte.grondin@univ-reunion.fr)
Jean-Jacques KADJO (akadjo@univ-reunion.fr)

Chef de projet :

Loïc Deva HERMETTE (loic-deva.hermette@univ-reunion.fr)
Christophe LIN-KWONG-CHON (christophe.lin-kwong-chon@univ-reunion.fr)

Présentation

Le projet IOS-net est un projet de coopération régionale qui s’inscrit dans l’effort collectif actuel en matière de gestion intelligente de la ressource énergétique solaire, renouvelable et intermittente.

Le laboratoire ENERGY-Lab, de par son expertise en métrologie solaire et en gestion de données massives, est chef de file de la mise en œuvre d’une coopération entre les pays de l’Indianocéanie.

R & D

Les objectifs de ce projet se décomposent en 3 actions :

Action 1 :

Étendre le réseau de métrologie solaire au sol dans les pays membres de la COI :

• Intégrer et installer les premières stations de mesures météorologiques et solaires, autonomes et connectées dans l’Indiaocéanie.
  • Comores : Moroni sur Grande-Comore, Mutsamudu sur Anjouan
  • Madagascar : Toamasina (Tamatave) et Antsiranana (Diego-Suarez)
  • Maurice : Rose-Hill (campus de l’UdM)
  • Seychelles : Victoria sur Mahé, Praslin.

Action 2 :

Valoriser les données  par la création d’un open-data et un serveur TDS

• Toutes les données collectées seront librement disponibles sur un serveur TDS dans un fichier de taille spéciale conçu pour la cartographie. Le contrôle de la qualité des données sera assuré parENERGY-Lab.

Action 3 :

Diffuser la  connaissance

• Par la communication et transfert de compétences, par le développement d’une application pour smartphone qui affichera toutes les données collectées en temps quasi « temps réel ». Les ateliers de diffusion de connaissances permettront le transfert de compétences auprès de tous les publics.

OBJECTIFS

Dans ce projet, l’équipe de recherche réunionnaise et son partenaire, la COI, se sont donnés un triple objectif :

1. L’extension aux territoires de la C.O.I. (Comores, Madagascar, Maurice et Seychelles) du réseau existant de mesures au sol du rayonnement solaire et autres grandeurs météorologiques standards. Concrètement, les 4 partenaires seront équipés de stations identiques à celles que le LE²P développe depuis maintenant plus de 7 ans à La Réunion et alentours.

2. L’accessibilité des données recueillies  en open data sur un serveur TDS (offrant un format de fichiers spécifiquement conçu pour la cartographie), la qualité de ces données étant contrôlées par le laboratoire de recherche.

3. La formation des populations locales via des ateliers de transfert de connaissances sur la gestion de la ressource solaire. Dans ce cadre, une mini-série décrivant le projet et une application pour smartphone permettant de consulter en temps réel les données des stations seront notamment réalisées.

Equipements

Deploiement des stations

Photos des tests de montage à La Réunion et montages des stations dans les autres pays de la zone

Partenaires

Partenaires scientifiques

Les services météos des différents territoires sont aujourd’hui propriétaires des stations météorologiques IOS-net et partenaires du projet, à savoir :
● The Mauritius Meteorological Services (MMS) pour Maurice
● The Seychelles Meteorological Authority (SMA) pour Les Seychelles
● L’Agence Nationale de l’Aviation Civile et de la Météorologie (ANACM) pour les Comores
● La Direction Générale de la Météorologie (DGM) pour Madagascar

Partenaires financiers

Le projet IOS-net est financé par deux types de financements européens :
– Les fonds FED via la Commission de l’Océan Indien
– Les fonds FEDER/Interreg : co-financement Europe, Etat, Région Réunion

VALORISATION

En matière de valorisation, le projet permettra :

• L’information aux populations : les données collectées seront publiques, grâce à une application pour smartphones gratuite (affichage en quasi-temps réel de l’ensoleillement et de la météo sur une carte du territoire).
•   Le transfert de compétences, en formant les entrepreneurs, les scientifiques de la zone aux outils développés.

Equipe

Equipe scientifique

Responsable scientifique : Jean-Pierre Chabriat

Adjoints scientifiques : Patrick Jeanty et Mathieu Delsaut

Equipe Projet

Chef de projet : Morgane Goulain, IGE coordinateur Technique et Scientifique

• Nicolas Hassambay, IGE Métrologie
• Alexandre Graillet, IGE Informatique base de données et serveur TDS
• Patrick Jeanty, IGR
• Mathieu Delsaut, IGE calculs scientifiques
• Christian Brouat, Technicien de Recherche et de Formation
• Yannis Hoarau, Technicien de Recherche et de Formation

Contact

Chef de projet : Morgane Goulain (morgane.goulain@univ-reunion.fr)

Responsable technique : Patrick Jeanty (patrick.jeanty@univ-reunion.fr)

Présentation

Le projet SWIO-Energy (Solar and Wind Energy in the  Indian Ocean) est un projet innovant de coopération régionale qui s’inscrit dans l’effort collectif actuel en matière d’adaptation au changement climatique et d’intégration de ses effets dans le secteur de l’énergie.

Il implique trois structures :

• Le laboratoire ENERGY-lab / LE2P, Université de La Réunion
• Le Département de Physique, University of Mauritius
• Le laboratoire Énergies Renouvelables et Efficacité Énergétique, Université des Mascareignes, Maurice.

Ce projet, d’une durée de 36 mois, unique à La Réunion et dans le Sud-Ouest de l’Océan Indien (SOOI), propose de mettre en place une approche analytique innovante pour mener des analyses climatiques sur la variabilité du gisement solaire et éolien dans la zone SOOI, en particulier sur les îles de La Réunion et de Maurice à différentes échelles de temps : infra-journalière, intra-saisonnière, interannuelle.

Les spécificités de ce projet résident dans l’élaboration et l’analyse de simulations climatiques pour le futur (milieu et fin du siècle) et à une échelle spatiale fine, ce qui présente un fort intérêt notamment pour les acteurs qui travaillent à l’indépendance énergétique de La Réunion et Maurice.

Objectifs

L’objectif du projet est d’estimer l’impact du changement climatique sur les ressources énergétiques solaire et éolienne dans la zone SOOI, par des simulations régionales climatiques à très haute résolution spatiale (~ 1 km) issues du modèle régional de climat WRF (Weather Research and Forecasting), avec un regard tout particulier sur les deux îles que sont La Réunion et Maurice.

Ces recherches permettraient de disposer d’outils de simulation numérique qui aideraient à mieux préciser les potentiels solaire et éolien des territoires de la région.  Ces informations pourraient servir à mieux évaluer l’évolution de la ressource et de sa gestion dans le temps et l’espace. Elles pourraient aussi servir pour l’élaboration d’outils pour la gestion de risques d’énergie renouvelable (périodes de pénurie par exemple).

Les projections locales produites par ce modèle présentent un fort intérêt notamment pour les décideurs et pour les acteurs des filières solaire et éolienne qui travaillent à l’indépendance énergétique de La Réunion et de Maurice.

R & D

L’approche analytique innovante s’appuie sur l’analyse combinée de données in-situ, de données satellitales et de simulations régionales climatiques à très haute résolution spatiale (~ 1 km) issues du modèle régional de climat WRF(*).

Le modèle WRF est une composante essentielle du projet SWIO-Energy en partenariat avec les deux universités Mauriciennes :

• University of Mauritius
• Université des Mascareignes, Maurice.

(* Weather Research and Forecast : modèle numérique pour la prévision du temps et du climat utilisé par  les services météorologiques et dans le champs de la recherche atmosphérique ).

Actions :

• Traitement et analyse de l’ensemble des données d’observations (au sol, par satellite) pour l’étude des interactions d’échelle et de la variabilité climatique du rayonnement solaire et du vent :
  • Déploiement de nouveaux capteurs pour la mesure du rayonnement solaire et du vent à La Réunion et à Maurice dans le cadre du réseau radiométrique IOS-net du laboratoire ENERGYlab/LE2P
  • Validation des données satellite par comparaison aux données au sol
• Traitement et analyse des sorties de modèles globaux et régionaux de climat :
  • Approche dynamique : simulations régionales du climat récent et futur de La Réunion et de Maurice à l’aide du modèle WRF
  • Approche statistique : utilisation des techniques de machine-learning.

EQUIPEMENTS

Pyranomètre 

Instrumentation : pyranomètre, radiomètre UV, et transmetteur météorologique

PARTENAIRES

Partenaires scientifiques

Le projet SWIO-Energy s’inscrit dans une dynamique de coopération internationale visant à structurer la communauté scientifique régionale et à renforcer la coopération autour de la problématique de la gestion de l’énergie.

Il s’appuie sur une forte dynamique partenariale avec un tissu de partenaires de renommée internationale :

• Le Département de Physique, University of Mauritius et le laboratoire Renewable Energy and Energy Efficiency de l’Université des Mascareignes, Maurice
• Plusieurs laboratoires et universités de France et d’Afrique du Sud : LACy et OIES (Université de La Réunion), CRC-Biogéosciences (Université de Bourgogne Franche-Comté, France), CSAG (Université du Cap, Afrique du Sud)
• Les services météorologiques de La Réunion (Météo-France), de Maurice (MMS) et d’Afrique du Sud (SAWS)
• Les réseaux d’observation (La Réunion : IOS-net, SEAS-OI, OPAR-OSUR ; international : BSRN)
• Des sociétés localement implantées à La Réunion ( EDF renewable,..).

Partenaires financiers

Le projet SWIO est co-financé par l’UE et la Région Réunion.

Valorisation

Des communications scientifiques, l’organisation d’un séminaire scientifique de clôture, des communications vers le grand public feront partie de la valorisation de ce projet co-financé par la Région Réunion et l’Europe.

Equipe

Responsables scientifiques

• Béatrice Morel, Dr HDR, beatrice.morel@univ-reunion.fr
• Patrick Jeanty, IGR, responsable technique du projet,  patrick.jeanty@univ-reunion.fr

Equipe projet

Project manager :

• Chao Tang, IGR Modélisation Régionale Climatique Sénior, chao.tang@univ-reunion.fr

Equipe :

• Swati Singh, IGR Simulations régionales climatiques, swati.singh@univ-reunion.fr
• Remy Ineza Mugenga, IGR Simulations régionales climatiques, ineza.mugenga@univ-reunion.fr 
• Tina Herimino Andriantsalama, IGE Base de Données, tina.andriantsalama@univ-reunion.fr
• Elodie Marpinard, IGE assistance Gestion de Projet, elodie.marpinard@univ-reunion.fr
• Marie-Laure Pérony-Charton, IGE Communication et Valorisation, mperony@univ-reunion.fr 

Vidéos

Episode 1 : Des stations climatiques au sommet de l’Indianocéanie

Episode 2 : Un partenariat au service des territoires

Contact

CONTACT :

Laboratoire ENERGY-lab / LE2P
Béatrice MOREL, Responsable scientifique
beatrice.morel@univ-reunion.fr
Tel : +262 262 93 86 71

15, Avenue
René Cassin
CS 92003
97744 Saint-Denis Cedex 9
La Réunion

Présentation

Les îles, fortement dépendantes du marché de l’énergie des continents,souffrent de plusieurs obstacles dans le modèle de réseau électrique traditionnel, notamment une trop grande dépendance aux énergies fossiles et aux énergies importées.

De plus, les îles, de par leurs activités touristiques, ont des profils de charge saisonniers très variables.

Prévoir, contrôler et gérer les profils de charge variable est essentiel.

Si elles sont associées à une technologie de stockage d’énergie et à une plus grande part d’énergie renouvelable, les îles pourraient bénéficier de réseaux électriques plus verts, stables et plus résilients.

Objectifs

REACT est un projet de recherche de 4 ans financé par le programme Horizon 2020 de l’Union Européenne.

Son objectif est d’aider les communautés insulaires à atteindre l’indépendance énergétique grâce à la production et au stockage d’énergie renouvelable.

Il est prévu que le projet REACT engage et implique les résidents de l’île dans des activités de réduction de la demande et de décalage horaire qui les sensibiliseront et leur permettront de devenir une partie active de la stratégie de coopération.

Des modèles commerciaux et des plans d’exploitation innovants seront développés et déployés pour accroître la pénétration des SER, réduire la consommation de combustibles fossiles, permettre une réplication à grande échelle et renforcer l’autonomie des îles tout en contribuant à la sécurité énergétique de l’Europe et en ouvrant la voie à des défis réglementaires et juridiques.

R&D

REACT développe un modèle technique et commercial pour démontrer que la production et le stockage d’énergies renouvelables à grande échelle peuvent apporter des avantages économiques, contribuer à la décarbonisation des systèmes énergétiques locaux, réduire les émissions de GES et améliorer la qualité de l’air environnemental.

Un smart-grid intégré et digitalisé

La plate-forme basée sur le cloud de REACT permettra une intégration facile avec les infrastructures basées sur les SER/stockage en utilisant une stratégie holistique de planification, de contrôle et de surveillance qui maximise l’exploitation des SER.

REACT utilise un algorithme d’optimisation d’énergie intégratif qui combine l’optimisation en temps réel de l’offre et de la demande d’énergie multi-porteuses de l’infrastructure énergétique cible au niveau du ménage, du bâtiment ou du district.

Equipements

Les équipements sont déployés sur les îles pilotes

Partenariats

Pour démontrer et reproduire la solution REACT, le projet rassemble des représentants des communautés insulaires, des autorités régionales, des DSO/ESCO, des fournisseurs de technologie, des universités et des RTO de 11 pays :  Espagne, Irlande, Italie, Autriche, Allemagne, Suède, Pays-Bas, Grèce, Royaume-Uni, la France et la Serbie. Ces pays se sont regroupés en clusters de partenaires autour des sites pilotes et des îles suiveuses pour couvrir différentes régions climatiques et socio-économiques et avec l’expertise nécessaire à son déploiement et son intégration technologique.

Valorisation

Interview with Pr. Jean-Pierre Chabriat – REACT 2020

Equipe

Equipe scientifique :

• Michel Benne,  michel.benne@univ-reunion.fr
• Béatrice Morel, beatrice.morel@univ-reunion.fr
• Cédric Damour, cedric.damour@univ-reunion.fr
• Miloud Bessafi, miloud.bessafi@univ-reunion.fr
• Dominique Grondin, dominique.grondin@univ-reunion.fr

Contact

Contact :

Laboratoire ENERGY-lab
Dominique GRONDIN
dominique.grondin@univ-reunion.fr
Tel : +262 262 93 86 71

15, Avenue
René Cassin
CS 92003
97744 Saint-Denis Cedex 9
La Réunion

Présentation

A La Réunion, l’objectif d’un mix énergétique décarboné à l’horizon 2030 repose, en grande partie, sur l’intégration massive d’énergies intermittentes sur le réseau électrique. L’essor de la capacité photovoltaïque (PV), orientation encouragée par la politique régionale, repose sur l’essaimage de systèmes hybrides de conversion et de stockage à l’échelle domestique. Avec la multiplication des systèmes et le vieillissement du parc, le risque de défaillances augmente, pouvant entraîner des pertes de performance et de la rentabilité.

Ce projet vise la mise en place de solutions techniques innovantes pour détecter, isoler et identifier les défauts pouvant entraîner ces défaillances. Ces solutions devront permettre d’améliorer l’efficacité énergétique des systèmes PV en anticipant les opérations de maintenance pour limiter les risques de défaillance.

Plusieurs freins limitent le déploiement à grande échelle des systèmes hybrides de production et de stockage, en particulier leur fiabilité et leur durabilité. De nombreuses fautes peuvent apparaître sur un ou plusieurs des composants des systèmes. Si ces fautes ne sont pas rapidement détectées et identifiées, cela peut se traduire par une perte de performance, de l’instabilité ou des dégradations permanentes du système.

Durée du projet : 2 ans.

Objectifs

L’objectif du projet est de développer des solutions techniques distribuées pour analyser l’état de santé de systèmes hybrides, en particulier des systèmes PV, installés en milieu tropical humide. Les solutions développées devront permettre d’anticiper les opérations de maintenance et de limiter les risques de défaillance, en tenant compte des conditions météorologiques et climatiques simulées par un modèle régional de climat à très haute résolution spatiale (< 1 km).

Cet objectif permettra :

• D’améliorer l’adaptation d’équipements pour améliorer l’URE (Utilisation Rationnelle de l’Énergie)
• De participer à l’effort de réduction de la dépendance énergétique
• De favoriser l’intégration des énergies intermittentes dans le mix électrique.

R & D

Le caractère innovant du projet réside dans le recours à des variables géographiques et climatiques régionales à l’aide d’un modèle régional de climat à très haute résolution spatiale (< 1 km) pour compléter les mesures électriques disponibles in situ. La validation des modules développés sera effectuée en laboratoire sur des systèmes émulés, pilotés par des signaux de puissance, en amont de tests sur des installations.

DETECT permet d’apporter plusieurs éléments de réponse pour une meilleure efficacité énergétique :

• Quantifier et localiser les ressources énergétiques locales (régionalisation du gisement solaire à l’aide d’un modèle régional de climat à haute résolution spatiale)
• Développer l’instrumentation des équipements pour améliorer l’URE (diagnostic de systèmes PV)
• Utiliser les TIC pour le développement de dispositifs d’énergie intelligent (diagnostic distribué en temps réel)
• Améliorer la maîtrise d’une technologie clé par les acteurs du territoire (aide à la décision pour la planification de la maintenance des systèmes PV)
• Favoriser l’intégration de l’énergie solaire (fiabilité des systèmes PV)
• Renforcer les connaissances dans les domaines des ENR (agrégation de données électriques et climatiques en base de données).

EQUIPEMENTS

Banc de tests PHIL (Power Hardware In the Loop)

Banc de tests visant à l’émulation de micro-réseaux, de production et de stockage de l’énergie

		OPAL-RT : simulateur temps réel OP4510
		Alimentation programmable utilisable pour l’émulation du générateur
		Amplificateur de puissance 4 quadrants permettant la simulation de réseau électrique DC / AC ainsi que la simulation de moteur et de convertisseur DC/DC, DC/AC, AC/AC, et alimentations
		Carte électronique permettant d’implémenter un algorithme de contrôle.

PARTENAIRES

Partenaires scientifiques

• FEMTO-ST de la fédération FCLAB
• CRC de l’Université de Bourgogne Franche Comté
• Météo France Réunion – DIROI.

Actifs de longue date grâce à plusieurs programmes de recherche, ces partenariats consolidant l’ancrage des activités du laboratoire ENERGY-lab / LE ² P dans les réseaux de recherche au plan national (GdR HYSPAC7, GdR SEEDS8), garantissant les conditions d’une dynamique scientifique propice à des transferts de technologies et à une montée en compétences pluridisciplinaires.

Partenaires financiers

Le projet DETECT est cofinancé par l’UE et la Région Réunion.

Valorisation

• Communications scientifiques,
• L’organisation d’un séminaire scientifique de clôture,
• Communications vers le grand public, …

Feront partie de la valorisation de ce projet co-financé par la Région Réunion et l’Europe.

Equipe

Équipe Scientifique

Responsables scientifiques :

• Cédric Damour, cedric.damour@univ-reunion.fr
• Michel Benne,  michel.benne@univ-reunion.fr
• Beatrice Morel, beatrice.morel@univ-reunion.fr
• Patrick Jeanty, patrick.jeanty@univ-reunion.fr
• Frédéric Alicalapa, frederic.alicalapa@univ-reunion.fr
• Pierre-Olivier Lucas-de-Peslouan,  pierre-olivier.lucas-de-peslouan@univ-reunion.fr
• Dominique Grondin, dominique.grondin@univ-reunion.fr

Équipe projet

Chef de projet :

• Fabrice K/BIDI, IGR Emulation & implementation, fabrice.kbidi@univ-reunion.fr

Equipe :

• Alexandre GRAILLET, IGR Bases de Données et Protocoles,  alexandre.graillet@univ-reunion.fr 
• Carole Lebreton,  IGR Diagnostic, Carole.lebreton@univ-reunion.fr
• Elodie Marpinard, IGE assistance Gestion de Projet, elodie.marpinard@univ-reunion.fr
• Marie-Laure Pérony-Charton, IGE Communication et Valorisation, mperony@univ-reunion.fr
• Chandra Shekhar Azad Kashyap, IGR Modélisation Régionale Climatique junior, chandra.kashyap@univ-reunion.fr
• Chao Tang, IGR Modélisation Régionale Climatique Sénior, chao.tang@univ-reunion.fr

Vidéos

Episode 1 : Diagnostic de systèmes électriques des installations photovoltaïques

Contact

CONTACT :

Laboratoire ENERGY-lab / LE2P
Fabrice K/BIDI, Chef de projet
fabrice.kbidi@univ-reunion.fr
Tel : +262 262 93 86 71

15, Avenue
René Cassin
CS 92003
97744 Saint-Denis Cedex 9
La Réunion