SOUTENANCE DE THESE
2/07/2015
KRAVTZOFF Ivan 2/07/15 GeePs CentraleSupelec à 14h.

SUJET :
Optimisation d’un système hybride de génération d’énergie électrique permettant de minimiser la consommation et l’empreinte environnementale

Optimization of a hybrid electrical power generation system to minimize fuel consumption and environmental footprint


NOM : KRAVTZOFF Prénom : Ivan
NOM D’USAGE Tél : 06 59 16 66 85

Thèse préparée à : CentraleSupélec – Labo : GeePs

Directeur de Thèse : Daniel SADARNAC
SOUTENANCE DE THESE AYANT POUR JURY :
(indiquer les noms par ordre alphabétique)
Gérard CHAMPENOIS
Demba DIALLO
Guy FRIEDRICH
Luc LORON
Philippe MANFE
Jean-Claude VANNIER

RESUME

De nos jours, les groupes électrogènes peuvent être utilisés soit comme solution temporaire, comme c’est le cas dans les hôpitaux avec les groupes de secours ; soit comme solution permanente. Pour cette seconde utilisation, on s’en servira plutôt dans le cas des applications qui sont éloignées d’un réseau de forte puissance, ou dans celui des systèmes embarqués comme ceux présents dans les bateaux. Le problème étant que dans de nombreux cas, les charges étant très variables, le groupe électrogène est souvent surdimensionné et utilisé à puissance réduite. Ce mode de fonctionnement a pour conséquence de dégrader fortement le rendement du groupe et provoque un encrassement prématuré du moteur thermique.

Cette thèse s’inscrit dans ce contexte. L’objectif est d’étudier le développement d’un groupe électrogène associé à un système de stockage d’énergie, que nous nommerons groupe électrogène hybride. Le but de cette étude est d’améliorer les performances énergétiques et donc de réduire la consommation de carburant du groupe ainsi que ses émissions de gaz à effet de serre. Nous avons retenu dans cette thèse une solution d’hybridation série. Bien qu’elle nécessite la conversion totale de l’énergie fournie par l’alternateur, cette solution présente l’avantage d’être plus flexible, ce qui nous permet de gérer au mieux les flux d’énergie transitant dans le système. Nous pourrons alors faire fonctionner le groupe électrogène à vitesse variable dans le but d’utiliser le moteur diesel avec de meilleurs rendements. Afin de faire fonctionner le groupe électrogène le plus souvent à pleine charge, nous pourrons également réduire la puissance du moteur et de l’alternateur. Le complément de puissance demandée pourra alors être fourni par le système de stockage du groupe hybride.

Pour aborder les questions du dimensionnement des ressources matérielles et de leur utilisation optimale, une méthodologie est développée dans cette thèse. La recherche de la stratégie de gestion de l’énergie optimale est basée sur l’algorithme de programmation dynamique de Bellman. Elle sera associée à un algorithme d’optimisation à évolution différentielle pour optimiser le dimensionnement de la structure hybride. Les fonctions de coûts des optimisations sont obtenues par le développement de modèles énergétiques et économiques. Grâce à cette méthode, nous montrons que les gains d’un groupe électrogène hybride sont fortement liés à l’utilisation que l’on aura de celui-ci. Dans les cas où le groupe électrogène est utilisé sur des profils avec de faibles facteurs de charge, les gains pourront être conséquents. Il sera donc primordial de bien connaitre les profils de charge de l’application avant de dimensionner la structure tout entière du groupe électrogène hybride. Les travaux ont également débouché sur une mise en œuvre expérimentale qui a pu valider les premiers résultats obtenu lors des simulations.