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RAHMANI Mustapha Amine

Gestion de l'Energie d'une micro-centrale solaire thermodynamique

 

Co-encadrant :     Mazen ALAMIR

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

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine :

Financement(s) : CIFRE

 

Date d'entrée en thèse : 01/10/2011

Date de soutenance : 04/12/2014

 

Composition du jury :
M. Mazen ALAMIR, Directeur de recherche, CNRS, Directeur de thèse
M. David GUALINO, Schneider-Electric / Strategy & Technology, Grenoble, co-encadrant de thèse
Stéphane COLASSON, CEA, Grenoble, Examinateur
Alain GLUMINEAU, Professeur des Universités, Ecole Centrale de Nantes, Examinateur
Pascal DUFOUR, Maitre de conférences HDR , Université Claude Bernard Lyon 1, Rapporteur
Yann CHAMAILLARD, Professeur, Université d''Orléans , Rapporteur

 

Résumé : Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet collaboratif MICROSOL, mené par Schneider Electric, et qui œuvre pour le développement de micro centrales solaires thermodynamiques destinées à la production d'électricité en sites isolés (non connectés au réseau électrique) en exploitant l'énergie thermique du soleil. Le but de cette thèse étant le développement de lois de commande innovantes et efficaces pour la gestion de l'énergie de deux types de micro centrales solaires thermodynamiques : à base de moteur à cycle de Stirling et à base de machines à Cycle de Rankine Organique (ORC). Dans une première partie, nous considérons une centrale solaire thermodynamique à base de machine à cycle de Stirling hybridée à un supercondensateur comme moyen de stockage d'énergie tampon. Dans ce cadre, nous proposons une première loi de commande validée expérimentalement, associée au système de conversion d'énergie du moteur Stirling, qui dote le système de performances quasi optimales en termes de temps de réponse ce qui permet de réduire la taille du supercondensateur utilisé. Une deuxième loi de commande qui gère explicitement les contraintes du système tout en dotant ce dernier de performances optimales en terme de temps de réponse, est également proposée. Cette dernière loi de commande est en réalité plus qu'un simple contrôleur, elle constitue une méthodologie de contrôle applicable pour une famille de systèmes de conversion de l'énergie. Dans une deuxième partie, nous considérons une centrale solaire thermodynamique à base de machine à cycle de Rankine Organique (ORC) hybridée à un banc de batteries comme moyen de stockage d'énergie tampon. Etant donné que ce système fonctionne à vitesse de rotation fixe pour la génératrice asynchrone qui est connectée à un système de conversion d'énergie commercial, nous proposons une loi de commande prédictive qui agit sur la partie thermodynamique de ce système afin de le faire passer d'un point de fonctionnement à un autre, lors des appels de puissance des charges électriques, le plus rapidement possible (pour réduire le dimensionnement des batteries) tout en respectant les contraintes physiques du système. La loi de commande prédictive développée se base sur un modèle dynamique de la machine ORC identifié e expérimentalement grâce à un algorithme d'identification nonlinéaire adéquat.


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