Les activités du groupe s’étendent aux trois vecteurs énergétiques que sont la chaleur, l’hydrogène et l’électricité, en accordant une importance particulière aux éléments de stockage et aux dispositifs de conversion. Les deux principales familles d’applications de nos travaux sont :
- Les micro-réseaux d’énergie multisources et multivecteurs.
- L’optimisation du fonctionnement et/ou l’accroissement de la durée de vie des composants et systèmes énergétiques.
L’idée centrale qui structure ce groupe est d’aborder des problématiques transverses, différentes et complémentaires de celles qui sont traitées indépendamment dans les trois OS qui le constitue. Plus concrètement, les objectifs communs sont les suivants :
- Réduire ou limiter les sollicitations qui affectent la durée de vie des éléments de conversion et de stockage énergétique, ou accroître la durée de vie par la mise en place d’une architecture et d’une gestion du système mieux adaptées.
- Accroître les performances des éléments de conversion par une meilleure adéquation des sources d’énergie et des sollicitations réseau.
Dans chaque cas, il s’agit de considérer l’intégration en termes d’architecture et de fonctionnement des éléments de conversion et de stockage thermiques et électrochimiques dans un réseau multivecteurs et multisources.
Au-delà des activités propres aux trois OS du groupe, les principaux travaux transversaux concernent :
Vecteurs hydrogène et électricité
- Fiabilisation et accroissement de la durée de vie des piles à combustible à membrane par la mise en place d’un système de gestion (FCMS – Fuel Cell Management System-) basé sur une approche multiphysique.
- Accroissement de la durée de vie des piles à combustible à membrane par une hybridation indirecte innovante à base de supercapacités.
- Modélisation systémique d’un ensemble composé d’un électrolyseur à membrane, d’un compresseur et d’un dispositif de stockage d’hydrogène.
Vecteurs chaleur et électricité
- Optimisation globale (thermique et électrique) et dynamique (avec stockage thermique et /ou électrique) d’un système de récupération de la chaleur fatale à basse (<100°C) et moyenne températures (400-600°C) par cycle Stirling et sa conversion en électricité dans le but d’une intégration dans un système de type micro-réseau.
- Optimisation d’une cellule de conversion DC/DC de puissance à haut rendement par la prise en compte de la température de jonction déterminée par des capteurs thermiques virtuels.
OS Hydrogène et Systèmes Electrochimiques
Cette opération scientifique travaille sur les convertisseurs électrochimiques majoritairement à base d’hydrogène, dont les piles à combustible et les électrolyseurs à membrane polymère, avec des approches pluridisciplinaires, associant des compétences en phénomènes de transport, électrochimie, RMN/IRM, et physico-chimie des membranes.
OS Gestion de l'Energie Electrique
Modélisation, dimensionnement et gestion des réseaux électriques multisources et multivecteurs, par des approches multiphysiques. Des architectures de puissance, des stratégies de gestion d’énergie couplées à la modélisation multiphysique et des outils de diagnostic / pronostic sont développés pour optimiser le fonctionnement des microgrids MS-MV.
Os Gestion de la chaleur
Optimisation des systèmes énergétiques via des études thermiques, des travaux de modélisation locale ou globale, en vue d’améliorer leurs performances et leur intégration, ainsi que de récupérer et valoriser la chaleur. Caractérisation thermique des matériaux, en particulier à haute température.
