Thèse de Pierre Olivier

Modélisation et analyse du comportement dynamique d'un système d'électrolyse PEM soumis à des sollicitations intermittentes : Approche Bond Graph

L’électrolyse est une technologie qui permet de répondre à deux problématiques cruciales. D’une part, répondre au besoin en stockage d’énergie liée à l’intégration de sources intermittentes sur les réseaux électriques. D’autre part, répondre à la croissance de la demande en hydrogène, liée aux marchés naissants de l’hydrogène énergie. La nature des besoins liés au développement de la technologie d’électrolyse implique des sollicitations intermittentes dont les impacts quant au fonctionnement du système sont encore méconnus. En ce sens, et face aux manques de la littérature quant à la modélisation à l’échelle système de la technologie d’électrolyse PEM, un nouveau modèle est développé. Pour cela, le formalisme de modélisation graphique Bond Graph est utilisé, notamment pour sa capacité à représenter tout type d’échange énergétique de manière unifiée. Le modèle développé permet de représenter l’intégralité d’un système d’électrolyse PEM, ses différents composants et lois de contrôle associées. Il est validé sur la base du comportement dynamique d’une installation semi-industrielle disponible au CEA. Ce modèle est ensuite utilisé pour identifier et comprendre les enjeux liées à une sollicitation intermittente d’un système d’électrolyse PEM d’un point de vue de l’efficacité du système, de sa flexibilité et de sa capacité de suivi de charge, de sa fiabilité, de sa sûreté ou encore de sa durabilité. Différentes modifications de conception sont simulées et évaluées à la lumière de ces différents enjeux. Finalement, le modèle Bond Graph est exploité d’un point de vue de ses propriétés structurelles afin d’analyser les conditions de surveillabilité d’un système d’électrolyse PEM.

Jury

Directeurs de thèse : Pr Belkacem Ould Bouamama Ecole Polytechnique, Lille Ing Cyril Bourasseau Ingénieur R&D – Chef de Projet CEA, Liten

Rapporteurs : Prof. Wolfgang Borutzky, Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences, Germany Prof. Yann Bultel, LEPMI, UMR 5279 CNRS-Grenoble INP

Examinateurs : Prof. Daniel Hissel, Directeur FR FCLAB Belfort Dr Fabien AUPRETRE, Directeur technique CTO d’Areva H2GEN Dr Marion Chandesris, Chargée de recherche CEA, Liten

Thèse de l'équipe MOCIS soutenue le 14 décembre 2016

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