De l'optimisation technico-économique à la simulation multi-échelles de temps : Outils et méthodes pour la conception des systèmes électriques

La conception des systèmes de conversion et de production d’énergie électrique passe par la maîtrise toujours plus grande des nombreux domaines physiques et économiques. Les travaux de recherche présentés portent sur le développement de méthodes et d’outils permettant d’appréhender, le plus largement possible, ces nouveaux systèmes complexes. Plus précisément, nous avons cherché à apporter des solutions génériques en vue de leur optimisation technico-économiques et de leur simulation multi-physiques. Ce travail s’appuie sur trois applications différentes que nous avons été amenés à étudier plus en profondeur. La première est un navire à tout électrique (Ar Vag Tredan, Lorient), qui a pour particularité de n’embarquer que des supercondensateurs pour répondre à son besoin énergétique. La seconde application traitée est une installation de production multi-sources en site isolé, dont l’autonomie énergétique est cette fois assurée par l’utilisation conjointe d’organes de production et de stockage. Enfin, la troisième application traitée est un véhicule urbain à pile à combustible (Cityjoule), dont l’objectif est de concourir à des courses énergétiques.Les travaux que nous avons menés portent ainsi principalement sur l’optimisation du dimensionnement et de l’usage des chaînes de conversion et de stockage, avec comme particularité de tenir compte de la nature stochastique de l'environnement d’une part, et des différents couplages multi-physiques d’autre part. Pour ce dernier point, nous présentons plus en détail un formalisme original pour la simulation de systèmes nécessitant la prise en compte de phénomènes opérant simultanément à des échelles de temps très différentes, sans a priori sur la nature des modèles et des couplages