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SCHANEN Audrey

Modeling and control of new generation of tethered energy drone

 

Directeur de thèse :     Ahmad HABLY

Co-encadrant :     Nacim MESLEM     Jonathan DUMON

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (EEATS)

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Grenoble-INP

Établissement d'origine : INPG - ENSE3

Financement(s) : Contrat doctoral ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 01/10/2018

Date de soutenance : 01/12/2021

 

Composition du jury :
HABLY, Ahmad, PROFESSEUR ASSOCIE, Université Grenoble Alpes, Directeur de thèse
Nicolas Marchand, DIRECTEUR DE RECHERCHE, Grenoble INP - Gipsa-lab, Examinateur
Delphine Riu, PROFESSEUR, Grenoble INP, Examinatrice
Pedro Castillo, DIRECTEUR DE RECHERCHE, UTC, Rapporteur
Edouard Laroche, PROFESSEUR DES UNIVERSITES, ICUBE, Rapporteur
José Fermi Guerrero-Castellanos, MAITRE DE CONFERENCE, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Examinateur

 

Résumé :
Les systèmes éoliens aéroportés ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années. Le but de ce système est de proposer un design alternatif aux éoliennes conventionnelles, grâce à un profil aérodynamique attaché au sol par un câble. L'idée est d'utiliser moins de structures et de fondations que pour les éoliennes conventionnelles et d'ainsi atteindre des vents de hautes altitudes qui sont plus stables et plus forts. Plus facile à transporter et à installer, ces systèmes peuvent permettre d'exploiter des gisements éoliens inaccessibles par les technologies actuelles, et sont bien mieux adaptés pour une installation sur des plateformes flottantes. Enfin, ces systèmes peuvent également être installés sur des bateaux comme complément de propulsion éolien, ce qui peut permettre de réduire significativement le recours aux combustibles fossiles dans ce domaine. Dans la littérature, la modélisation, le contrôle et l'optimisation de ces systèmes sont des sujets largements traités que ce soit théoriquement, en simulation ou expérimentalement. Cependant, un point important qui a été peu étudié est son décollage et son aterrissage, notamment pour la commercialisation de tels systèmes. L'objectif de la thèse est de proposer une solution de décollage et d'aterrissage pour système éolien aéroporté.//
abstract
The French energy transition law imposes a reduction of the fossil energies down to 50% within 10 years. Transition scenarios foresees renewable part of energy production to reach between 40% and 70%, with an increasing portion of wind energy. By 2027, the IEA predicts that wind will be the number-one source of the EU's energy, but even that will not be enough to meet stringent emissions targets. Considering for example the floating offshore wind turbines, the material amount per unit of power involved in the construction of wind turbines and floating devices may render this concept unsustainable if it is scaled with current fossils energy production levels. The emerging airborne wind energy (AWE) sector offers breakthrough concepts that will allow diversifying the wind energy production offer. Recent research results are gradually assessing and eliminating feasibility risks and improving the understanding of AWE systems. A key premise for airborne wind is that it should be able to significantly reduce costs by cutting the amount of materials required for each generation unit, compared to traditional turbines. On the other hand, and unlike turbines, AWE systems have to cope with partially unpredictable wind to remain airborne and need to land when wind conditions are poor. Landings and launches are hard to automate, and each one raises the risk of catastrophic failure. The aim of this thesis work is to propose a take-off and landing solution for such systems.


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