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136 infose oct2018

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Ça y est ! A la fin du mois de septembre, l’aventure OSE s’est achevée pour la promotion 2017 sur une semaine riche en évènements et en émotions.

Elle a notamment été marquée par le Congrès OSE 2018, organisé par les étudiants du Mastère autour de la thématique de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique du futur. Cet évènement était parrainé par GRTGaz, Air Liquide et par la chaire MPDD et a également reçu l’appui de Capenergies et de l’AFHYPAC. Ce fut un succès, avec la présence de plus d’une centaine de participants, parmi lesquels des acteurs majeurs du secteur de l’hydrogène. Vous trouverez dans ce numéro un résumé des différentes présentations et tables rondes qui ont eu lieu au cours de cette journée et qui ont suscité un fort intérêt auprès de l’audience.

La semaine s’est poursuivie avec les soutenances des missions industrielles des étudiants de la promotion 2017. Ces missions ont porté sur des problématiques très diverses en lien avec l’optimisation des systèmes énergétiques. Le travail effectué par chaque étudiant est présenté de manière synthétique dans ce numéro.

Le raisin sur le couscous de cette semaine a eu lieu avec la remise des diplômes aux étudiants de la promotion 2017 autour d’un repas festif et convivial aux accents orientaux.

Place à présent à la nouvelle promotion OSE, prête à se pencher sur la problématique des choix énergétiques pour une mobilité durable, qui l’occupera tout au long de cette année.

La nouvelle équipe de rédaction de l’Inf’OSE vous souhaite une bonne lecture et espère que vous saurez apprécier notre pr’OSE.

Lyes AIT MEKOURTA, Ana DAVID, Antoine JOURDAIN DE MUIZON, Dorine JUBERTIE, Juliette THOMAS

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136 infose oct2018

  1. 1. Présentation des soutenances des thèses professionnelles de la promotion 2017 SYNTHÈSE DES SOUTENANCES DE LA PROMOTION SORTANTE >>> page 4 Mensuel sur l’énergie et l’environnement N° 136Octobre 2018 L’Hydrogène, vecteur énergétique du futur ? SYNTHÈSE DE L’ÉVÈNEMENT OSE 2018 : TRANSFORMATION, USAGES ET ENJEUX DE LA FILIÈRE HYDROGÈNE >>> page 24 La promotion 2018 PRÉSENTATIONDELAPROMOTIONENTRANTE,DESPARTENAIRESINDUSTRIELS ET DES SUJETS DE THÈSES PROFESSIONNELLES >>> page 42
  2. 2. ADRESSE E-MAIL infose@mastere-ose.fr TELEPHONE 04 97 15 70 73 ADRESSE Centre de Mathématiques Appliquées Mines Paristech Rue Claude Daunesse CS 10 207 06904 Sophia Antipolis Ça y est ! A la fin du mois de septembre, l’aventure OSE s’est achevée pour la promotion 2017 sur une semaine riche en évènements et en émotions. Elle a notamment été marquée par le Congrès OSE 2018, organisé par les étudiants du Mastère autour de la thé- matique de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique du futur. Cet évènement était parrainé par GRTGaz, Air Liquide et par la chaire MPDD et a également reçu l’appui de Capenergies et de l’AFHYPAC. Ce fut un succès, avec la présence de plus d’une centaine de participants, parmi lesquels des acteurs majeurs du secteur de l’hydrogène. Vous trouverez dans ce numéro un résumé des différ- entes présentations et tables rondes qui ont eu lieu au cours de cette journée et qui ont suscité un fort intérêt auprès de l’audience. La semaine s’est poursuivie avec les soutenances des missions industrielles des étudiants de la promotion 2017. Ces missions ont porté sur des problématiques très diverses en lien avec l’optimisation des systèmes énergétiques. Le travail effectué par chaque étudiant est présenté de manière synthétique dans ce numéro. Le raisin sur le couscous de cette semaine a eu lieu avec la remise des diplômes aux étudiants de la promotion 2017 autour d’un repas festif et convivial aux accents orientaux. Place à présent à la nouvelle promotion OSE, prête à se pencher sur la problématique des choix énergétiques pour une mobilité durable, qui l’occupera tout au long de cette année. La nouvelle équipe de rédaction de l’Inf ’OSE vous sou- haite une bonne lecture et espère que vous saurez apprécier notre pr’OSE. Lyes AIT MEKOURTA, Ana DAVID, Antoine JOURDAIN DE MUIZON, Dorine JUBERTIE, Juliette THOMAS Toute reproduction, représentation, traduc- tionouadaptation,qu’ellesoitintégraleoupar- tielle, quel qu’en soit le procèdé, le support ou le média, est strictement interdite sans l’auto- risation des auteurs sauf cas prévus par l’article L. 122-5 du code de la propriété intellectuelle. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 2 Coordinatrice - Catherine Auguet-Chadaj Maquettiste - Antoine Jourdain de Muizon Photos - Sebastien Folio EDITOCONTACTS
  3. 3. PRÉSENTATION DES SOUTENANCES DES THÈSES PROFESSIONNELLES DE LA PROMOTION 2017 L’HYDROGÈNE, VECTEUR ÉNERGÉTIQUE DU FUTUR ? 04 - Mlle Chaimaa ELMKADMI, EDF DMCTS. 05 - Mlle Lise ADEGNON, EDF DMCTS. 06 - M. Florian ROUOT, EDF EFESE. 07 - M. Axel FELIZOT, ERAMET. 08 - M. Raphaël CLUET, SCHNEIDER-ELECTRIC. 09 - Mme Emna BERKAOUI, SCHNEIDER-ELECTRIC. 10 - Mlle Nalini GASCON, GRTGAZ. 12 - Mlle Dhekra BOUSNINA, SCHNEIDER-ELECTRIC. 13 - M. Adnane HATIM, CMA. 14 - M. Louis POLLEUX, TOTAL. 15 - M. Samuel PETITJEAN, GREENCOM NETWORKS. 16 - M. Daniel ERBESFELD, EDF EN. 17 - M. Yacine ALIMOU, RTE. 18 - M. Haris DJOUBRI, IFPEN. 19 - Mlle Chloé POTIER, SCHNEIDER-ELECTRIC. 20 - M. Baptiste METZ, HEINEKEN. 22 - M. Thomas BAZIRE, ENERGY POOL. 23 - M. Romain SAINT-LEGER, ENERGY POOL. 24 - Introduction par Philippe BOUCLY et Paul LUCCHESE. 27 - Etat de l’art des technologies de l’Hydrogène. Usages, production et pilotes industriels. 30 - Partie Macrosystèmes. Mobilité et transport grande maille. 31 - Table-ronde Macrosystèmes : « Intégration de l’hydrogène à grande maille : quelles stratégies adoptent les réseaux de transport ? » 34 - Partie Ecosystèmes « Le stockage hydrogène dans les microgrids. » 35 - Etude de cas « Intégration de l’hydrogène dans l’écosystème énergétique d’un aéro- port. » 36 - Table-ronde Ecosystèmes: « L’hydrogène : maillon manquant aux initiatives locales pour une énergie décarbonée ? » 39 - Enjeux. « Considérations politiques et envi- ronnementales » 41 - Conclusion - Perspectives de la filière H2 LA PROMOTION 2018 42 - Présentation de la promotion entrante, des partenaires industriels et des sujets des thèses professionnelles. 44 - Thème de la nouvelle promotion : fil conducteur des projets. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 3SOMMAIRE
  4. 4. E DF, producteur et fournisseur historique d’électricité, a amorcé depuis quelques années une stratégie de diversification de ses activités, en mettant notamment l‘accent sur le domaine des ser vices énergétiques. Ce choix s’articule autour d’un contexte régle- mentaire récent, qui confère une place majeure aux collectivités au sein de la transition éner- gétique et de la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. En effet, la loi relative à la Transition Énergétique pour une Croissance Verte ( TECV ) du 17 août 2015 fixe de nom- breux objectifs à l’échelle nationale concer- nant notamment l’implémentation des éner- gies renouvelables et la diminution des émis- sions de gaz à effet de serre sur le territoire. De plus, au niveau régional, la loi NOTRE (Août 2015) renforce le rôle des régions en leur con- fiant l’élaboration de nombreux schémas de planification à la fois locaux et régionaux devant notamment intégrer les aspects éner- gétiques, environnementaux et de développe- ment durable pour le devenir de nos régions. Chaimaa ELMKADMI a intégré EDF Collectivités dans ce contexte et a rejoint les équipes du département Etudes et Expertises Territoriales pour travailler sur divers projets, dont trois qu’elle a présenté à l’occasion de sa soutenance. Le premier projet présenté est « l ’offre STRATER  », appliquée à la région Hauts-de- France, qui vise à établir l’état des lieux des consommations et productions d’énergie sur un territoire puis à étudier les potentiels de production d’énergie de source renouvelable pour enfin construire un scénario prospectif de l’évolution de ces données à l’horizon 2030. Pour les Hauts-de-France, les principales pré- conisations concernaient les domaines rési- dentiels et industriels pour réduire la con- sommation d’énergie et les émissions de GES. Le second projet présenté est l’application d’une étude « OPTIMQUARTIER » sur un quartier de Rouen. L’objectif de ce type d’étude est de préconiser des solutions d’approvisionnement énergétique les moins chères et les plus propres au niveau d’une zone d’aménagement ou d’un quar tier. Dans le cadre de cette étude, Chaimaa a d’abord analysé la typol- ogie et les besoins énergétiques du quart- ier puis elle a comparé plusieurs technolo- gies adaptées aux besoins identifiés sur des critères économiques et environnementaux pour pouvoir enfin dresser un classement des solutions les plus pertinentes au client. Enfin, le dernier projet présenté traite du problème de la précarité énergétique sur le département de la Vendée. Pour cette étude, Chaimaa a d’abord procédé à l’identification des zones de précarité à l’aide d’indicateurs de I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 4 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 Mlle Chaimaa ELMKADMI Etude énergétique territoriale et vision prospective.
  5. 5. précarité (taux d’effort énergétique et indica- teur de Hills), puis elle a analysé les facteurs pouvant être à l’origine de ces situations pour mettre en place un plan d’action correctif afin de proposer une vision à horizon 2030 inté- grant les retombées du plan d’action imaginé. Lyes AIT MEKOURTA I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 5SOUTENANCES : PROMOTION 2017 L a France s’implique fortement dans la transition énergétique de son territoire, notamment avec la mise en place de lois comme la LTECV (Loi pour la Transition Energétique et la Croissance Verte) du 17 août 2015. Cette loi vise à lutter contre le réchauffe- ment climatique et à préserver l’environnement en fixant des objectifs ambitieux de réduction des émissions de GES (diviser par 4 les émis- sions de GES entre 1990 et 2050), en réduisant la consommation énergétique finale (réduc- tion de 50% en 2050 par rapport à 2012) et en augmentant la part d’ENR à hauteur de 32% de la consommation d’énergie finale d’ici 2030. Pour atteindre ces objectifs, une implica- tion importante des acteurs du monde de l’énergie est cruciale. C’est dans ce contexte que Lise ADEGNON a réalisé sa mission chez EDF Direction Collectivités avec pour objectif d’étudier l’autoconsommation comme vecteur de décarbonation des usages du bâtiment. L’autoconsommation peut notamment être réal- isée avec la technologie photovoltaïque, qui offre la possibilité de consommer localement une énergie décarbonée et autoproduite, ce qui la rend attractive pour de nombreuses per- sonnes. Par ailleurs, dans le domaine du bâti- ment, les réglementations thermiques devi- ennent de plus en plus exigeantes avec la future réglementation (RE 2020) qui est actu- ellement en cours d’expérimentation via le label « E+C- » et qui mêlera efficacité éner- gétique, production d’ENR et bilan carbone au sein d’une analyse de cycle de vie. Ainsi, ces différents arguments nous permettent de mieux comprendre l’engouement observé pour l’autoconsommation d’énergie pho- tovoltaïque pour les usages du bâtiment. L’étude de Lise a permis d’analyser la manière dont l’autoconsommation s’intègre dans la réglementation actuelle, et de rechercher des leviers permettant de stimuler le marché des usages bas-carbone. Pour ce faire, elle a notamment réalisé une segmentation du marché du bâtiment, et a associé à chacun des segments les combinaisons de systèmes énergétiques les plus pertinents. L’étude d’un cas terrain a également permis de montrer l’intérêt de l’intégration du photovoltaïque Mlle Lise ADEGNON L’autoconsommation comme vecteur de décarbonation des usages du bâtiment.
  6. 6. M. Florian ROUOT Optimisation technico-économique des systèmes énergétiques. Q ui n’a jamais rêvé de produire lui- même son énergie ? Dans le passé, cela paraissait utopique, mais aujourd’hui la responsabilité du consommateur fait partie des profondes mutations du système énergé- tique. Ce qu’on appelle l’autoconsommation est donc possible, par exemple à travers l’usage d’énergies renouvelables, tout en gardant une connexion aux réseaux de chaleur urbains. Dans le cadre du projet SCORES, commandité par la commission européenne, des analyses ont montré qu’il y a un intérêt économique à intégrer des technologies de stockage au sein d’un Système Energétique Local, per- mettant ainsi de maximiser son autoconsom- mation et limiter sa dépendance au réseau public d’électricité. C’est dans ce contexte que Florian a réalisé son stage, au départe- ment EFESE d’EDF R&D. Il a étudié la viabilité économique d’un modèle d’autoconsommation a v e c u n s y s t è m e d e s t o c k a g e . Pour cela, il a réalisé une étude d’optimisation, dans laquelle il devait répondre à une demande (contrainte de l’équilibre offre - demande) et cela au plus bas coût (fonc- t i o n o b j e c t i f ) . I l s’a g i s s a i t é g a l e m e n t d ’i n c l u r e d ’a u t r e s c o n t r a i n t e s , c o m m e les contraintes techniques par exemple. Florian a réalisé son étude en plusieurs étapes. Dans un premier temps il a défini des scé- narios d’étude : un scénario de base sans sources d’énergie renouvelable d’une part ; d’autre part deux scénarios avec énergies renouvelables, l’un avec système de stock- age et l’autre sans. Dans un deuxième temps Florian a défini des indicateurs clés de perfor- mance, comme le taux d’autoconsommation électrique ou thermique du système éner- gétique étudié. Enfin il a fallu modéliser le système grâce à un outil interne à EDF, adapté aux études technico-économiques. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 6 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 dans ce double contexte d’objectifs nation- aux pour un développement bas carbone et de durcissement de la réglementation thermique. Cette étude montre que l’intégration du PV permet d’atteindre de hauts niveaux de perfor- mance énergétique dans le référentiel du label E+C-. Cependant, leur mise en place entraîne la dégradation du bilan carbone du bâtiment, ce qui a permis d’identifier par type de bâti- ment une limite maximale de la surface de pan- neaux photovoltaïques pouvant être installée. Finalement, Lise a clairement pu identifier les liens possibles entre autoconsomma- tion et usage bas-carbone. Elle a également montré que si l’autoconsommation n’est pas suffisante, elle n’en reste pas moins intéres- sante pour l’atteinte des objectifs nation- aux de diminution des émissions de GES. Tristan DELIZY
  7. 7. En définitive, les résultats de l’étude réalisée par Florian montrent que les ressources de chaleur locales sont utilisées au maximum et que l’absence de stockage direct de chaleur ou de raccordement à un réseau de chaleur entraine des pertes sous forme d’écrêtement. Par ailleurs, le niveau d’autoconsommation électrique est déjà élevé sans technologies de stockage. De fait, la marge de manœuvre est réduite pour ces technologies. Dans la configuration étudiée, c’est la batterie qui aura l’exclusivité de surplus. Ainsi, le choix de l’intégration de certaines technologies au sein d’une configuration donnée impacte leur rentabilité. L’étude d’une nouvelle con- figuration permettrait d’étayer les analyses. Antoine JOURDAIN DE MUIZON I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 7SOUTENANCES : PROMOTION 2017 M. Axel FELIZOT Transition numérique : Projet pilote de mise en place des indicateurs énergie BRAINCUBE. A fin de mesurer au mieux l’impact éner- gétique dans les procédés gourmands en énergie utilisés par l’entreprise ERAMET, cette dernière a lancé un projet sur quatre sites pilotes (Ancizes, Issoire, Interforge, Pamiers) en faisant le choix de s’inscrire dans la transition numérique avec l’utilisation d’un outil « Big Data », BRAINCUBE. Celui-ci permet d’agréger les données et de les structurer sous forme de base de données, dans le but de réaliser des optimisations statis- tiques, tout en offrant des outils de visualisa- tion pour rendre la donnée plus intelligible. La première étape du travail d’Axel con- sistait en l’intégration des données dans l’outil BRAINCUBE, ce qui commence par une remontée des informations depuis la machine à l’aide de capteurs. Ainsi, pour un four thermique par exemple, il est pos- sible de récolter des données de tempéra- ture et de consommation. Pour chaque site de production, une base de données seg- mentée selon les différents types de process (four, presse, laminoirs, etc.) est ainsi créée. Le traitement et l’exploitation de ces données doit d’une part permettre de mettre en place des actions correctives en cas de problèmes, en les faisant remonter aux équipes qui tra- vaillent au plus proche des machines. D’autre part, la mise en place d’indicateurs tels que le taux de charge des fours ou encore les pertes en palier, rend possible l’activation de leviers, qui permettent l’amélioration de l’efficacité énergétique et l’optimisation d e s p r o c e s s u s ( p a r e xe m p l e l e t e m p s nécessaire à l’enfournement d’une pièce). Ce projet auquel Axel a participé a donné des résultats très positifs puisqu’il a permis de réaliser un gain, que ce soit sur le plan de l’efficacité énergétique ou sur le plan économique. Une suite lui est donnée, à plus grande échelle, avec notamment une extension des
  8. 8. M. Raphaël CLUET Intégration des productions d’énergies renouvelables et conditions de leur déploiement dans les réseaux électriques. L a loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte de 2015 prévoit le développement de l’autoconsommation et l ’exploitation des sources d ’énergies renouvelables locales. En pratique, ceci se traduit par la réduction de la part du nucléaire dans le mix électrique et par l’intégration des énergies renouvelables, qui sont en majorité intermittentes. On passera alors d’un système centralisé à un système décentralisé moyen- nant une multitude de points d’injection. Afin de réussir cette transition ambitieuse du système électrique en France, il est pri- mordial de conserver un système robuste en toute circonstance en anticipant les impacts de cette transition. Cependant, la com- plexité du réseau et les spécificités partic- ulières aux énergies renouvelables intermit- tentes constituent un obstacle à leur intégra- tion aux modèles traditionnels. Afin d’étudier ces limitations, le Centre de Mathématiques Appliquées des Mines ParisTech et Schneider Electric ont mené 10 ans de recherche en modé- lisation prospective des systèmes électriques. Ces études ont permis d’analyser l’évolution du système électrique français, à l’aide de modèles TIMES, pour différents scénarii de pénétration des énergies renouvelables dans le mix élec- trique français en 2050. Cette étude a pour objectif de minimiser le coût total actualisé du système sur la période 2013-2050 mais aussi de réaliser un découpage temporel représenta- tif de la dynamique des systèmes électriques. Le travail de Raphaël CLUET a concerné, d’une part, la réduction de graphes en représent- ant et en o ptim is ant les rés eaux élec- triques tout en maintenant leurs proprié - tés structurales. Et d’autre part, l’analyse spatiale qui comprenait plusieurs scénarii I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 8 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 indicateurs sur les ateliers encore non exploités. En outre, les bases de données relatives aux mêmes types de process entre différents sites ne peuvent à ce jour par communiquer entre elles. Il serait intéressant, à terme, de pouvoir comparer ces données pour une même machine entre différents sites de production. Enfin, l’accent est mis sur l’autonomie qui doit être laissée aux équipes de maintenance, pro- duction ou énergie qui pilotent les sites de production au quotidien afin de permettre une meilleure intégration de ce nouvel outil. Florian MARCHAT
  9. 9. de distribution géographique des énergies renouvelables issues des résultats de l’outil TIMES. En outre, les résultats d’une étude de cas sur l’autonomisation multirégionale ont montré que la biomasse et la géothermie sont les seuls contributeurs à l’apport ciné- tique et qu’il est nécessaire de développer des capacités de stockage supplémentaires pour absorber les déséquilibres intra-journaliers. La conclusion de Raphaël est que la décen- tralisation du mix est favorable à la stabil- ité du réseau, que l’introduction des énergies intermittentes diminue les réser ves ciné- tiques du système et qu’il est indispensable de renforcer les réseaux de distribution et de moyenne tension au détriment du réseau de transport afin de faciliter l’intégration des éner- gies renouvelables. Finalement, au lieu d’une réflexion territoriale, il est plus judicieux de penser à des stratégies nationales de déploie- ment des énergies afin de limiter notamment les surcoûts liés aux renforcements de réseaux. Yacine LAHMA I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 9SOUTENANCES : PROMOTION 2017 Mme Emna BERKAOUI Solution optimisée pour pallier aux phénomènes des creux de tension – applica- tion aux usines de fabrication des semi-conducteurs. D ans un contexte de développement des technologies électroniques au cœur des foyers et du monde professionnel, l’industrie du semi-conducteur est vouée à prendre davantage d’ampleur chaque année. La fabrication de tels matériaux, généralement à base de fines couches de silicium, nécessite des technologies de pointe ainsi qu’une ali- mentation stable et continue. A l’heure actu- elle, les usines de fabrication sont sujettes à des perturbations d’alimentation électrique, notamment des creux de tension qui perturbent le déroulement des processus de fabrication. Po u r ré p o n d re à c e s e n j e u x t e c h n i c o - économiques importants, Schneider Electric, groupe industriel de produits et services à dimension internationale, propose d’optimiser l’architecture du réseau électrique d’une usine typique de production de semi-con- ducteurs et de comparer plusieurs solu- tions de maintien d’alimentation électrique. Pour répondre à cette problématique, Emna a organisé son travail en deux étapes. Tout d’abord, le réseau électrique typique d’une usine de fabrication de semi-conducteurs a été repensé afin d’appor ter une redon- dance d’alimentation par le biais d’un posi- tionnement stratégique d’équipements de maintien de tension. Dans un deuxième temps, trois technologies de maintien et de correc- tion de niveau de tension ont été comparées, à savoir le restaurateur de tension dynamique (ou
  10. 10. Mlle Nalini GASCON SMART GRID GAZ : maximiser l’injection de biométhane dans les réseaux au plus bas coût. A vec plus de 490 TWh, le gaz représente une consommation d’énergie équiva- lente à celle de l’électricité (487 TWh) en France, en 2016. Le secteur résidentiel et le secteur industriel dépendent considérable- ment du gaz. Ils présentent ainsi une consom- mation s’élevant à plus de 30 % dans le marché final. Le biométhane, non fossile et renouvel- able quant à lui, ne représente que 1 % du gaz injecté en France en dépit de ses multiples avantages. En effet, l’injection de biométhane dans le réseau permettrait de décentraliser le système de transport et de distribution du gaz et de le rendre dynamique, avec des points d’entrée qui passeraient de quelques dizaines à plusieurs centaines. Cette étude s’inscrit dans le cadre du Projet West Grid Synergy. Un projet aidant à accé- lérer l’innovation des réseaux de gaz intelli- gents. La perspective du projet est de max- imiser l’insertion des gaz verts au meilleur coût pour le marché. Lancé en 2017, le projet est en phase de définition et de structuration et ces actions se définissent sur les cinq pro- chaines années. Un cas d’étude local d’adaptation du réseau de gaz a été mené dans les régions Pays de la Loire et Bretagne. Trois solutions ont été I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 10 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 DVR), l’alimentation sans interruption à base de batteries Li-ion et l’alimentation sans inter- ruption à base de batteries VRLA (ou toutes deux ASI). Ces technologies ont fait l’objet d’études de fiabilité, d’études de niveaux de per formances et d’études d’emprises. Les résultats tirés de ce travail ont permis de délimiter les avantages et les incon- vé n i e nt s d e c h a c u n e d e s te c h n o l o gi e s étudiées. Le DVR et l’ASI permettent tous deux d’améliorer la qualité de l’alimentation électrique. Néanmoins le DVR, démuni de système de stockage contrairement aux ASI, assure le maintien de tension en jouant sur les puissances actives et réactives et de ce fait impose une utilisation différente des deux équipements. Emna a pu mettre en lumière la réactivité du DVR lors de courts creux de tension tandis que l’ASI propose une meil- leure réponse pour un maintien de tension longue durée via la décharge de ses batter- ies malgré des emprises plus conséquen- tes. Pour les trois technologies, la compen- sation de tension se fait principalement par l’équipement le plus puissant (ASI ou DVR), les équipements de puissance inférieure ajustant la grandeur concernée. Un travail conséquent reste cependant à réaliser avant de rendre l’alimentation électrique d’une usine de production de semi-conducteurs per- manente et adaptée aux usages industriels. Lionel FABIANI
  11. 11. proposées afin d’établir un équilibre entre la production et la consommation du gaz, surtout pendant l’été, où la consommation de gaz est minimale. L’une des solutions consiste à alimenter le réseau par un rebours effectu- ant une fonction de compression. Ainsi, dans le cas où la capacité d’injection est insuf- fisante sur le réseau de distribution, le réseau de transport absorbera les surplus de biomé- thane injectés sur le réseau de distribution. En dépit des multiples externalités positives de la filière biométhane, le projet West Grid Synergy est long à se mettre en oeuvre. La réussite du projet est ainsi fonction des dif- férents freins bloquant le développement de la filière parmi lesquels on peut citer le déséquilibre entre les zones de production et les zones de consommation. De surcroit, la filière biométhane reste peu compétitive en comparaison avec celle du gaz naturel. En effet, le coût de production de biométhane est de l’ordre de 100 €/MWh alors que la produc- tion du gaz naturel est de 20 €/MWh environ. Mahmoud MOBIR Ajout du rebours dans le réseau, source : Sia Patners I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 11SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  12. 12. Mlle Dhekra BOUSNINA Prise en compte des incertitudes dans l’optimisation de la réserve pour le contrôle de fréquence. L ’équilibre entre consommation et pro- duction est un des problèmes au cœur de tout réseau électrique, d’autant plus dans un contexte où les moyens de production et les profils de consommation sont en pleine muta- tion. Cet équilibre est opéré à tout instant grâce au réglage de fréquence. Plusieurs techniques permettent d’absorber ces variations et l’une d’entre elles est l’utilisation d’une batterie. C h a q u e c o n s o m m a t e u r o u p r o d u c t e u r d’électricité dont la puissance appelée ou produite est supérieure à 100 kW peut entrer sur le marché FCR (Frequency Containment Market). Cette prestation est rémunérée mais la contrepartie est de fournir un profil de réserve 24h à l’avance au gestionnaire de réseau. La mission de Dhekra, effectuée chez Schneider Electric, portait sur le système d’un super- marché connecté au réseau et composé d’une batterie et de panneaux solaires. L’intérêt de ce système de stockage est à la fois d’optimiser l’autoconsommation et de par ticiper au réglage de la fréquence. Dans le cadre du système étudié, deux questions se sont posées à Dhekra: Quel profil de réserve fournir à J-1 afin d’optimiser les revenus du marché FCR ? Comment gérer la batterie en temps réel pour minimiser les coûts de l’énergie ? Les déviations de la fréquence étant très difficiles à prévoir à petite échelle de temps, Dehkra a adopté deux approches pour exprimer le problème : L’approche déterministe qui va supposer que la varia- tion de fréquence est connue à l’avance et l’approche stochastique qui, elle, va définir la variation de fréquence comme une vari- able aléatoire, dès lors le problème est plus complexe à traiter. C’est la méthode two- stage, avec deux niveaux d’optimisation, q u i a é t é r e t e n u e p o u r l e r é s o u d r e . Dans un premier temps, Dhekra a résolu le problème du planning pour un nombre N de scénarios (entre 1 et 1000), un scénario cor- respondant à la réalisation de la déviation de fréquence sur une journée. Cette phase, appelée simulation hors échantillon, permet d’obtenir des résultats de planning optimi- sés pour des scénarios de référence. Dans un second temps, M autres scénarios indépen- dants sont générés et doit être résolu le pro- blème de contrôle de la batterie pour chacun des profils de réserve de référence associé. Au niveau des résultats, l’optimum économique trouvé par Dhek ra montre que la batte - rie participe peu au marché FCR mais sert surtout à l’autoconsommation (stockage du surplus PV et décharge durant les périodes de prix élevé). De façon générale, pour un nombre assez élevé de scénarios, la méthode I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 12 SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  13. 13. stochastique présente des résultats avec des coûts de l’énergie environ 5% plus faibles que pour la solution déterministe tout en bais- sant les risques. Lors de sa mission, Dhekra a donc montré l’intérêt de l’optimisation sto- chastique qui permet d’assurer une meilleure prise en compte de l’incertitude. Cependant, ce projet pourrait aller encore plus loin avec l’ajout d’autres sources d’incertitude (charge, production PV, prix de l’électricité). Valentin MATHIEU I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 13SOUTENANCES : PROMOTION 2017 M. Adnane HATIM Une approche descriptive du parc résiden- tiel français par la simulation thermique dynamique. L a consommation d’énergie dans les bâti- ments a considérablement augmenté au cours de la dernière décade, en raison de la croissance démographique, de leur taux d’occupation, de l’apparition des nouveaux équipements et du changement climatique mondial. Dans le but d’optimiser l’efficacité énergétique et de lutte contre les émissions de gaz à effet de serre, la simulation thermique dynamique (STD) utilise un modèle 3D d’un bâtiment pour simuler son comportement thermique heure par heure. Cette technologie prend en compte l’inertie du bâtiment, le comportement des occupants, la contribution à l’énergie solaire etc. C’est dans ce cadre que s’inscrit la mission d ’Adnane HATIM réalisée au Centre de Mathématiques Appliquées de Mines ParisTech. La mission a consisté, dans un premier temps, à étudier l’état actuel du secteur résidentiel et à définir les nombreux paramètres permet- tant d’analyser la consommation d’énergie dans les bâtiments. La recherche s’est basée sur la description de bâtiments résidentiels telle que proposée dans le projet TABULA1 (Typology Approach for Building Stock Energy Assessment). Ces données présentent des logements « types », qui sont caractérisés par leur représentativité dans le parc étudié. L’objectif principal d’Adnane était de réaliser sur COMFIE Pléiades un modèle du parc des bâtiments pour la France. La force de cette approche, est de pouvoir comparer aisément les appels de puissance pour différents scénarios de rénovations éner- gétiques et ainsi de déterminer dans quelle mesure la courbe de charge pourrait être mod- ifiée en volume global et en structure. La pre- mière phase a consisté à modéliser l’ensemble des bâtiments représentatifs. Au cours de la
  14. 14. M. Louis POLLEUX Hybridations renouvelables des centrales électriques de l’amont pétrolier. L es champs de production d'huile et de gaz de la branche EP (Exploration- Produc tion) du groupe TOTAL sont opérés, dans la plupart des cas, en sites isolés. L’électricité est produite par des générateurs thermiques alimentés en gaz de champ (parfois en combustibles liquides). Il s’agit majoritaire- ment de turbines à gaz, parfois des moteurs à combustion interne. L’alimentation électrique des installations pétrolières doit être perma- nente (24/7) et très fiable, pour des raisons de sécurité aussi bien que pour des raisons économiques. Sauf cas particuliers, les possi- bilités de délestages électriques y sont rares et très faibles. Engagé dans un effort de réduc- tion de ses émissions de CO2 et de réduction de sa consommation énergétique, TOTAL/EP envisage désormais l’hybridation de ses cen- trales de production d’électricité onshore, d’abord par du PV, puis éventuellement par de l’éolien si cette solution est justifiée. Le cas des stations de pompage d’un oléoduc afric- ain actuellement en cours de projet est choisi pour identifier les principaux enjeux et leviers technico-économiques à prendre en compte pour hybrider les centrales électriques par du PV. Dans un premier temps, les contraintes propres à ce cas d’étude et sa génération électrique (« crude engines ») ont été identi- fiées. Un modèle dynamique de micro-réseau (crude engines + PV ) a ensuite été bâti pour simuler les paramètres électriques dans des conditions réelles d’ensoleillement. Enfin, une méthodologie d’analyse technico-économique tenant compte de la qualité à respecter pour la fourniture électrique a été proposée. Cette étude a permis de caractériser l’impact de l’énergie photovoltaïque sur la qualité de la fourniture. Les critères de stabilité électrique sont proposés pour concevoir et dimension- ner la centrale solaire réalisant l’hybridation. Enfin, une méthode de calcul (prenant en compte les hypothèses de prix pour les émis- sions de CO2 et pour le combustible) est égale- ment proposée pour conduire à la solarisa- tion dont le temps de retour est minimal. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 14 deuxième phase, Adnane a évalué les besoins en chauffage au regard de deux scénarios de rénovation thermique différents, définis également par le projet TABULA. Enfin, il a utilisé les résultats de la simulation thermique dynamique pour analyser la sensibilité de la puissance appelée au niveau régional ou national via plusieurs scénarios prospectifs. Ahmed CHAABANE SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  15. 15. M. Samuel PETITJEAN Optimisation de la gestion des systèmes énergétiques résidentiels. E n 2 0 1 5 , l e s e c te u r d u ré s i d e n t i e l représentait près de 30% de la con- sommation mondiale en élec tricité. Des objectifs autour de l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments ont donc été fixés pour réduire ces consomma- tions. Objectifs, qui, pour être tenus passent par l’optimisation énergétique et le pilotage intelligent des différents systèmes énergé - tiques des bâtiments. Ces systèmes sont con- stitués entre autres d’équipements de produc- tion, de stockage et de multiples appareils qui en complexifient sensiblement la gestion. L a m i s s i o n d e S a m u e l c h e z G re e n c o m N e t wo r k s, s t a r t u p f ra n co - a l l e m a n d e e n gestion énergétique spécialisée dans le trait- ement de données, a ainsi consisté à dével- opper et intégrer un modèle d’optimisation flexible s’adaptant à la fois aux paramètres des différents systèmes mais aussi aux dif- férents objectifs de per formance fixés. Ce modèle sera ensuite intégré dans la chaîne de contrôle des appareils pour permettre un pilotage intelligent du système. L’intégration du modèle passe par son implémentation au sein de la plateforme EIBP développée par Greencom. Cette plateforme permet de récu- pérer les données du système énergétique et de les traiter, pour ensuite les présenter au client (industriel directement ou indirecte- ment lié à l’énergie) via une interface en ligne. Pour ce faire, un modèle mathématique regroupant les différents composants autour d’un système photovoltaïque-batterie-réseau a été initié par Samuel. Il intègre différentes contraintes systèmes et différents objectifs de performances traités en modules séparés, ce qui permet d’apporter la modularité sou- haitée. Ce modèle a ensuite dû être adapté et intégré à la plateforme. La génération d’un fichier data à partir de bases de données issues de la plateforme comparé au modèle mathématique adapté permet ensuite de transformer les résultats théoriques en con- signes pour les différents appareils. Une phase de test a permis d’analyser la performance et les axes d’amélioration du modèle sur une installation composée de batteries, simulant une production PV et une consommation. Samuel, durant sa mission, a ainsi créé un modèle d’optimisation modulaire regroupant en amont les particularités de chaque projet et en aval l’adaptation des résultats théoriques au « monde réel » via l’exploitation de valeurs réelles. Différents axes d’amélioration subsis- tent cependant autour de l’optimisation, du modèle mathématique, de l’implémentation ou encore autour d’autres aspects comme l’utilisation de variables de pilotage plus particulières (batteries intégrant leur propre système de management, par exemple). Maxence TOULOT I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 15SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  16. 16. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 16 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 M. Daniel ERBESFELD Estimation de la valeur résiduelle des actifs éoliens onshore d’EDF Renouvelables à l’aide de la Théorie des Options Réelles. D ans un contexte d’ouverture du marché français de l’élec tricité, couplé à un développement impor tant des énergies renouvelables et la conséquente évolution des mécanismes de rémunéra- tion, il est indispensable que les entre - prises mettent en œuvre des mesures pour rendre le coût de l’énergie plus compétitif. En ce qui concerne le développement des projets éoliens, de façon à réduire le Coût Actualisé de l’Energie (LCOE) et augmenter la rentabilité des projets, l’analyse amont d’une possible valeur résiduelle des turbines peut être envisagée. L’évaluation de la valeur résiduelle passe par un chiffrage des coûts et bénéfices de différents scénarii ainsi que par une évaluation technique de leur fais- abilité ou de leur probabilité de réalisation. Le travail effectué, a permis de développer un modèle mathématique, ainsi qu’un outil infor- matique sous Excel capable d’estimer la valeur résiduelle des parcs éoliens onshore à l’aide de la Théorie des Options Réelles et d’une approche statistique par simulations de Monte Carlo. [EOLIENNE] Parc éolien - https://pixabay.com/fr
  17. 17. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 17SOUTENANCES : PROMOTION 2017 M. Yacine ALIMOU Réconcilier les approches énergétiques « MarkAl/Times » et les outils de placement optimal de la production en puissance par méthode de Monte Carlo. O n utilise aujourd’hui des modèles de prospective long terme tel que le modèle TIMES, qui permettent d’évaluer pour la France les implications des différents scénarios énergétiques. Le modèle TIMES est notamment développé au Centre de Mathématiques Appliquées de MINES Paris. Les travaux de Yacine consistaient à coupler ce modèle avec un autre, ANTARES, outil développé et utilisé par RTE servant notam- ment comme base d’études de développe- ment réseau. TIMES étant dans l’étude utilisé comme modèle de planification des investisse- ments sur le long terme et ANTARES comme modèle pour affiner les choix opérationnels. L’objectif étant d’avoir un modèle de prospec- tive à l’horizon 2050, qui permette de satisfaire un équilibre offre-demande à moindre coût. Le couplage de ces deux modèles se fait de manière externe, autrement dit sans modifica- tion de leur code respectif, et donc en se con- centrant seulement sur les entrées et les sorties. Ap rè s avo i r c h o i s i u n s cé n a r i o d e t ra - j e c to i re d e p é n é t ra t i o n d a n s T I M E S , i l s’a g i t d e t r a d u i re l e p a rc d e p ro d u c - tion calculé par le modèle dans ANTARES. Ainsi, après avoir utilisé ANTARES pour 200 scénarios climatiques, Yacine a obser vé que l’équilibre offre -demande n’était pas satisfait puisqu’on a enregistré 117h de défaillance en moyenne, la réglementa- tion en imposant au maximum trois. I l en découle donc que le parc de produc- tion généré par TIMES n’est pas conforme. Yacine a alors mis en place un système itéra- tif pour que TIMES repense son mix de pro- duction. Après avoir observé notamment une variabilité de la demande en énergie renouv- elables sous-estimée par le modèle, le choix a été fait d’ajouter un facteur de surdimen- sionnement du parc dans l’équation con- cernée. En conséquence, avec la réactualisa- tion de la participation des énergies renouv- elables, le modèle aboutit à une chute de la défaillance à 14h, ce qui reste toutefois insuffisant vis-à-vis de la réglementation. Un autre levier de bouclage a donc été activé par Yacine : l’hydraulique puis le ther- mique. Cela permet d’obtenir au final une moyenne de défaillance de 2,64h sur une simulation de 1000 années Monte - Carlo. En se penchant sur la composition du parc de production on observe, entre autres, une part
  18. 18. M. Haris DJOUBRI Analyse prospective sur le développement du stockage dans le système électrique en France à l’aide du modèle TIMES-MIRET. L ’augmentation de la part des Energies Renouvelables (EnR) à 40% de la produc- tion d’électricité en France a été fixée dans La Loi relative à la Transition Energétique pour la Croissance Verte (LTECV ) du 17 août 2015. De plus, en juillet 2017, le gouverne- ment a annoncé son intention de mettre fin à la commercialisation des voitures thermiques d’ici 2040. Les conséquences de ces décisions pour le réseau électrique français et la filière automobile nécessitent une étude qui a été réalisée par Haris Djouri lors de sa mission professionnelle à l’IFPEN. Cette étude analyse particulièrement le rôle des technologies de stockage d’électricité suite à la pénétration croissante des EnR et à l’électrification du parc automobile. Cette analyse s’est appuyée sur le modèle prospec tif MIRE T (M odel for Integrating Renewables in Energy and Transport) développé par l’IFPEN à partir du modèle TIMES avec une désagrégation détail- lée du secteur du transport et du raffinage. Après calibration du logiciel sur la période 2007-2016 et implémentation de différentes technologies de stockage, différents scénar- ios ont été élaborés par Harris afin de quan- tifier le potentiel du stockage électrique. Le scénario de base correspond aux objec- tifs de la LTECV couplés au scénario Volt (selon RTE) de déclassement du parc nuclé- aire. Ensuite, un premier scénario introduit une pénétration des EnR à hauteur de 60% à l’horizon 2050. Un second y ajoute une division par quatre des émissions de CO2 du transport routier. Enfin, un troisième scénario introduit la subvention du stockage entre 15% et 45%. L’analyse des résultats du scénario 3 par rapport à ceux du scénario de base dévoile une forte pénétration de l’énergie éolienne qui atteint 40% de la production électrique totale en 2050. Les résultats d’Haris montrent aussi que l’énergie solaire connaît une impor- tante croissance dans le scénario 1 qui se voit en revanche plus mesurée dans le scénario3, au profit par exemple des bioénergies. Les imports en 2040 et 2050 sont évalués à 7PJ et 15PJ. Par ailleurs, en 2030, l’électrification du transport routier demande une augmentation I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 18 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 du nucléaire moindre et des investissements dans la biomasse qui peuvent se justifier par la contrainte de pénétration des énergies renouvelables. En outre, celui-ci se révèle rel- ativement stable lors des dernières itérations. Toutefois, le coût actualisé du système à horizon 2050 augmente ce qui pose un questionnement au niveau économique. Florian MARCHAT
  19. 19. de 138PJ de la production électrique. En effet, le parc des véhicules hybrides et 100% électriques atteint 18,5 millions de véhi- cules, principalement des véhicules légers, les moteurs thermiques restant fortement implantés pour les poids lourds. Finalement, selon le scénario 3, les technologies de stock- age (hors STEP) s’implantent très modeste - ment sous la forme des batteries Sodium- Souffre à hauteur de 1GW à l’horizon 2050. Martin PIERSON I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 19SOUTENANCES : PROMOTION 2018 Mlle Chloé POTIER Réduction des impacts environnementaux de Schneider Electric grâce au Green IT. L a transition énergétique en faveur de laquelle la France s’est engagée s’accompagne également d’une révo- l u t i o n n u m é r i q u e i m p l i q u a nt u n u s a g e massif de nouvelles technologies englobées sous la dénomination d’IT ( Technologies de la communication et de l’information). Cette situation induit un paradoxe puisque l’impact environnemental des technologies numériques est non-négligeable et celui-ci sera d’autant plus important que de nouveaux usages tels que l’Internet des objets (IoT ), le Big Data ou encore le streaming émergent. Conscient de ces enjeux, Schneider Electric, spécialiste mondial en gestion de l’énergie et en automatisation, a souhaité s’engager dans une démarche de Green IT visant à réduire l’empreinte environnementale de ses systèmes d ’informations. C ’est dans le cadre du lancement de cette démarche que Chloé POTIER a effectué sa mission. Chloé a tout d’abord mis en place des outils et méthodes pour mesurer l’impact envi- ronnemental de l’IT au sein de l’entreprise pour pouvoir ensuite identifier les pistes d’amélioration possibles. Le Proof of Concept (PoC), mené sur le centre du Hive (siège social de l’entreprise à Rueil-Malmaison), a pu mettre en évidence la place prépondérante de l’IT sur la consommation électrique totale du centre. En effet, celle-ci est plus impor- tante que celle du chauffage électrique et est équivalente à celle de la ventilation. L’étape suivante de l’étude menée par Chloé s’est inscrite dans la cadre d’un projet à l’échelle européenne, l’étude WeGreen IT, dont le but est de quantifier l’empreinte environnemen- tale de l’IT de ses participants et d’évaluer leur maturité Green IT. Des paramètres variés ont été étudiés (consommation d’électricité, émissions de C02 , consommation d’eau, poten- tiel d’épuisement des ressources non renouv- elables) et un score de maturité a pu être établi sur la base d’un ensemble de 65 bonnes
  20. 20. M. Baptiste METZ Suivi et optimisation des consommations d’énergie dans l’industrie brassicole. L a norme ISO 50001 est une norme rel- ative au système de management de l’énergie (SMé). Elle a été publiée pour la première fois en 2011. Elle sert à amélio- rer la performance énergétique et permet de s’affranchir de l’audit énergétique obligatoire. Heineken manifeste depuis 2010 une volonté écologique à travers son projet « Brewing a Better Future ». Dans cette lancée, l’entreprise a décidé de se référer à cette norme pour revoir chaque maillon de son processus indus- triel. Les priorités de l’entreprise sont essenti- ellement la sécurité, la production de la bière et l’optimisation de son système énergétique. Baptiste Metz est tout d’abord intervenu dans le cadre de la préparation de l’audit de renou- vellement de la norme ISO 50001. La première étape a consisté à analyser les résultats du dernier audit, à mettre à jour et à effectuer le suivi des plans d’action. S’en est suivi un audit interne dans chaque brasserie (Marseille, Mons-en-Barœul, Schiltigheim) et la mise à jour des documents en lien avec le SMé. Enfin, la synthèse des actions de 2017 a abouti à la rédaction de la revue énergétique pour AFNOR. L’ensemble de ces éléments ont permis de dresser un bilan de l’évolution de la con- sommation énergétique entre 2016 et 2017. Malgré les efforts engagés, la performance énergétique a connu une dégradation : +0,7% de consommation par rapport à 2016. Ceci est dû à la baisse du volume de produc- tion et l’installation d’une nouvelle ligne de I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 20 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 pratiques proposées par le club Green IT. Les résultats obtenus pour le site du Hive et d’Art&Fact (pôle tertiaire regroupant de nom- breuses entreprises, dont Schneider Electric, à Rueil-Malmaison) sont dans la moyenne voire au-dessus de la moyenne, excepté pour la consommation d’énergie par utilisateur. Fort de ces résultats, Chloé a effectué une étude plus poussée afin de comparer les consomma- tions d’énergie entre une architecture infor- matique de type Edge ou de type Cloud. Il en ressort que l’architecture Cloud est préférable, mais que la consommation dépend de la bande passante, qui se doit de rester raisonnable. La mission de Chloé a donc permis à Schneider Electric d’orienter ses efforts pour réduire l’impact environnemental de son parc IT, mais a aussi mis en lumière un manque impor- tant d’informations et d’études disponibles sur le sujet des consommations énergétiques du Cloud et des réseaux IT dans le monde. Ana DAVID et Laura SOBRA
  21. 21. conditionnement. Les prévisions pour 2018 vont toutefois dans le sens de la réduction de la consommation énergétique. Dans un second temps, Baptiste s’est inté - ressé à l ’optimisation de la consomma- tion d’énergie à travers différents projets : l’optimisation de la gestion du stockage de l’eau chaude, le déplacement du réfrigérant à moût, l’installation d’un procédé innovant (le Pfaduko) sur les cuves d’ébullition pour la récupération de chaleur fatale et la refonte de l’installation de récupération de CO2 . Sachant que le CO2 est produit lors de la phase de fermentation de la bière et qu’il est ensuite réutilisé dans le processus de brassage de la bière, cette ressource est essentielle pour la brasserie. De plus, il maintient également la pression des cuves de bière et sert à la pro- duction de l’eau gazeuse. Baptiste est intervenu lorsque ces équipe - ments ont commencés à être obsolètes. Il a procédé au remplacement de ces derniers afin de remettre l’installation à ses conditions de base et continuer à récupérer du CO2 . En tant que chef de projet, ses missions con- sistaient à définir une solution (ressources matérielles), évaluer le budget nécessaire (res- sources financières), analyser les éléments à risque, le planning des actions à entrepren- dre en utilisant le diagramme de Gantt sur MS Project et à faciliter la communication entre tous les acteurs. Rihab BEN MOKHTAR & Eli RAKOTOMISA Brasserie Heineken - https://www.strasmiam.com/ blog-jai-visite-la-brasserie-heineken I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 21SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  22. 22. Panneaux photovoltaïques - https://pixabay.com/fr I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 22 SOUTENANCES : PROMOTION 2017 M. Thomas BAZIRE Etude des flexibilités électriques dans le secteur du tertiaire. A v e c l a p é n é t r a t i o n m a s s i v e d e s s o u rc e s d e p ro d u c t i o n i n t e r m i t - tentes telles que l’éolien et le solaire, l’équilibre « offre-demande » du système élec- trique est de plus en plus difficile à gérer. L’effacement de la consommation est une des solutions pour maintenir cet équilibre sans avoir recours à des centrales de production de pointe extrêmement émettrices en CO2 . Energy Pool, jusqu’alors centré sur la valo- risation des flexibilités des industriels élec- tro-intensifs, cherche à se développer sur le secteur du tertiaire voire du diffus. Après avoir démontré, par le biais d’une analyse, l’utilité croissante de l’effacement pour le système électrique Français, deux études de flexibili- tés ont été réalisées. La première porte sur la viabilité d’un modèle d’effacement diffus dans les logements sociaux. La seconde concerne l’identification des flexibilités d’un hyper- marché en fonction de différents scénarios : - l’étude des flexibilités sans autoconsomma- tion puis celles avec autoconsommation. Le dernier scénario consiste à ajouter un stockage froid pour tester son influence sur le poten- tiel d’effacement et évaluer sa rentabilité.
  23. 23. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 23 M. Romain SAINT LEGER L’effacement et les flexibilités de con- sommation : une nouvelle clé pour l’intégration des EnR. À l’époque actuelle, où les usages de l’électricité sont de plus en plus nom- breux et où la France est chaque année plus thermosensible, les pointes de consom- mation vont s’avérer plus techniques à gérer pour l’équilibrage du réseau. Les producteurs désinvestissent sur les capacités de pointe, mais paradoxalement les émissions augmen- tent dans le même temps : plus de CO2 et moins de sécurité… Dans ce cadre difficile, une solu- tion vient des opérateurs d’effacement : com- binant les flexibilités de plusieurs consom- mateurs, ils peuvent fournir au moment des pointes la sécurité dont le système électrique a besoin. Capitalisant sur leur savoir-faire en termes d’agrégation des flexibilités, les opéra- teurs d’effacement comme Energy Pool com- mencent également à fournir au système une gestion efficace et pilotée d’installations EnR. Cela permet d’apporter à la fois de la flexibil- ité (nécessaire pour compenser l’aléa des éner- gies fatales), de la sécurité (capacité fiable à la pointe), et des services système pour maintenir la qualité d’approvisionnement électrique à l’échelle européenne. Cette thèse professi- onnelle a amené à la réalisation de plusieurs outils d’aide à la décision et d’optimisation pour l’intégration et la valorisation d’énergies renouvelables. Ces études concernent prin- cipalement des groupes de cogénération, sous contrat de complément de rémunéra- tion ou en marché libre (sortie d’obligation d’achat), et des installations photovoltaïques en injection totale ou autoconsommation. De ces études ressortent deux grandes conclu- sions. Premièrement, dans le vaste sujet de l’autoconsommation, la connaissance du prix complet de l’électricité est une obligation absolue pour faire des choix pertinents, sinon l’erreur peut être importante. Deuxièmement, l e s gro u p e s d e co g é n é r a t i o n s o n t d e s moyens pilotables en pointe qui peuvent être rentables si la production est valorisée assez largement : besoin de chaleur, vente d’électricité sur le marché, services système… SOUTENANCES : PROMOTION 2017
  24. 24. L’Hydrogène, vecteur énergétique du futur ? 18e évènement OSE - Journée de la Chaire MPDD                   00Mardi 25 Septembre 2018       A l’occasion de l’ouverture de l’évènement et après une brève introduction de Louis Polleux, élève OSE et maître de cérémonie de la journée, et de Gilles Guerassimoff, responsable du mastère, le 18ème évènement OSE a accueilli Paul LUCCHESE, directeur adjoint de Capenergies et Président de l’Accord Hydrogène de l’Agence Internationale de l’Energie (AIE) ainsi que Philippe BOUCLY, Président de l’AFHYPAC, Association Française pour l’Hydrogène et les Piles à Combustible. MOT D’OUVERTURE M. LUCCHESE, fort de sa fonc- tion de Président de l’Accord Hydrogène de l’AIE, a débuté son inter vention en faisant une brève présentation de l’AIE, puis a évoqué le posi- tionnement de l’hydrogène dans les discussions politiques internationales ainsi que les axes de développement et les perspectives en lien avec le vecteur hydrogène. L’AIE est une organisation regroupant des exper ts du domaine de l’énergie et du climat. Son objectif princi- pal est de faciliter la coordi- nation des politiques éner- gétiques des pays membres. Elle agit et participe notam- ment aux principales discus- sions internationales comme le G7, le G20 ou encore le C l e a n E n e r g y M i n i s t e r i a l (CEM). Elle a d’ailleurs permis, lors de la CEM9 (22-24 mai 2018), d’intégrer le vecteur hydrogène comme huitième c h a l l e n g e c o m m e a xe d e développement autour des objectifs de la transition éner- gétique, décision appuyée p a r l ’Au s t r a l i e e t l ’ U n i o n Européenne. Le positionnement de l’AIE autour des enjeux concer- nant la transition énergétique Paul LUCCHESE, AIE Maxence TOULOT Philippe BOUCLY I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 24 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  25. 25. repose sur trois piliers : dével- opper le renouvelable, cap- turer et stocker le CO2 et encourager les investisse - ments dans des solutions viables autour de l’hydrogène. Pour ce dernier, l’AIE pense d ’a i l l e u r s q u e l e s e c t e u r l e p l u s a p t e à a c c u e i l - lir ce vecteur énergétique est l’industrie, avec comme enjeu le remplacement de l’hydrogène non renouvel- able grâce à l’électrolyse à par tir d ’énergie renouvel- able (actuellement environ 95% de l’hydrogène utilisé en industrie est de l’hydrogène non renouvelable). Ensuite, pour l’agence, la question du stockage d’électricité via le Power to Gas est un axe envis- ageable de développement futur. Au contraire, le secteur du transport automobile ne convainc pas l’organisme du fait d’un manque de fiabil- ité du stock age embarqué de l’automobile via la pile à combustible, mais aussi du coût des infrastructures de recharge. Toujours sur ce secteur, l’agence évoque une possibilité de développement pour le transport lourd. Philippe BOUCLY, AFHYPAC Lyes AIT MEKOURTA L’AFHYPAC compte de nom- breux adhérents dans des domaines d’activités variés t e l s q u e d e s é q u i p e m e n - tiers automobiles, des struc- tures de mobilité, des éner- géticiens, des PME ou encore de nombreuses collectivités territoriales. L’objectif de l’association est de rassembler un club des élus acteurs de l’hydrogène afin d’effectuer un travail de lob- bying visant à promouvoir une mobilité plus propre, et afin d’accélérer la mise en place d’un cadre législatif propice à la création des installations de production, de transport et de consommation d’hydrogène. D ’ailleurs, N icolas H U LOT, ancien ministre de la Transition écologique et solidaire, a promu l’hydrogène au sein du « Plan Hydrogène » de Juin 2018 qui évoque en particulier le stockage des ENR ainsi que des solutions zéro émission pour les transports routiers, ferrés, fluviaux, etc. C’est dans ce contexte que l’AFHYPAC a mené une étude sur le devenir de la filière hydrogène en France. Les principaux objectifs de l’étude sont de proposer une vision globale et quantifiée de la place de l’hydrogène au sein du paysage énergé - tique français, de poser les j a l o n s d u d é ve l o p p e m e n t de l’hydrogène en France et d’aller au-delà des prévisions pour élaborer une prospective à la fois ambitieuse et réaliste à horizon 2050 avec un jalon en 2030. Cette étude a permis d’établir que l’hydrogène peut jouer un rôle majeur dans la transi- tion énergétique, d’une part en favorisant l’intégration des renouvelables en offrant des capacités de stock age importantes, et d’autre part en décarbonant les usages é n e r g é t i q u e s f i n a u x . O n note notamment des retom- bées très positives en termes de réduction des émissions de GES et de polluants, de chiffre d’affaire de la filière et de nombre d’emplois crées à horizon 2050. Aussi, l’AFHYPAC précise que le taux d’adoption et le poten- tiel global de l’hydrogène à horizon 2050 dépend des s e c te u r s e t u n e p ré d i l e c - tion pour les usages inten- sifs avec grandes recharges I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 25ÉVÉNEMENT OSE 2018
  26. 26. est affichée (ex : taxis, char- iots élévateurs,etc.). De plus, de nombreuses technologies d ’ u t i l i s a t i o n d ’ h y d r o g è n e seront bientôt prêtes à être déployées à grande échelle, parmi lesquelles les véhicules particuliers et les véhicules collectifs à horizon 2030. D’un point de vue économique on note également que la production française asso - c i é e à l ’ hyd ro g è n e ( é q u i - p e m e n t s e t c o m p o s a n t s ) pourrait dépasser la taille du marché intérieur d’ici 2030 ce qui ouvrirait des possibilités d’export. Enfin, des projets de stock- age ou des technologies déjà existantes ont été présentés avec, par exemple, le train à hyd ro g è n e Co r a d i a i L i n t d ’A l s t o m c o m m e r c i a l i s é depuis le 17 septembre 2018, le Navibus (navette fluviale à hydrogène) à Nantes ou encore le projet de stockage de l’élec tricité sous forme d’hydrogène au refuge de la Vanoise. A i n s i , M o n s i e u r P h i l i p p e BOUCLY s’est attaché à démon- trer au cours de sa présenta- tion que l’hydrogène n’est pas une énergie du futur mais plutôt une énergie du présent permettant de répondre à de nombreuses problématiques actuelles. Intervention de Paul LUCCHESE (AIE) à l’école des Mines ParisTech, Sophia Antipolis I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 26 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  27. 27. ETAT DE L’ART DES TECHNOLOGIES DE L’HYDROGÈNE Production et de stockage de l’hydrogène Chaimaa ELMK ADMI, diplô- mée du MS OSE Durant cette inter vention, Chaimaa a présenté l’état de l’art des nouvelles technol- ogies de production et de stockage ainsi que des usages émergeants de l’hydrogène comme le Power to Industry, le Power to Gas ou encore la mobilité. Dans le domaine de l’énergie, l ’ H 2 i n t e r v i e n t e n t r e l e s chaînes de valeurs de deux grands vecteurs énergétiques, le gaz et l’électricité, en tant que moyen de stockage. Cette s o l u t i o n e s t p a r t i c u l i è re - ment intéressante lorsque l’on s’intéresse aux énergies renouvelables, l’H2 permet- tant de gérer de façon opti- male ces sources d’énergie intermittentes. Ces processus peuvent être concentrés en un seul concept de Power to X (X est un vecteur d’énergie quelconque, comme le gaz, la chaleur, la mobilité). Le Power to Gas (PtG), par exemple, permet de valo - riser les excès de produc- tion générés par les énergies renouvelables intermittentes. Cette énergie est utilisée dans un processus d’électrolyse de l’eau qui génère du H2 . Il peut être stocké ou injecté directe- ment dans le réseau de gaz. On peut citer ici le projet Jupiter 1000 développé à Fos- sur-Mer, à côté de Marseille. Le processus peut être égale- ment prolongé en rajoutant une unité de méthanation qui permet, à partir du H2 et du CO2 , d’obtenir du méthane, pour lequel le problème de la concentration dans le réseau gazier ne se pose pas, contrai- rement à l’H2 . L’implantation d’un tel processus dans le milieu industr iel présente l’avantage de pouvoir capter le CO2 émis et de le valoriser dans la phase de méthanation. Dans le secteur de la mobilité, l’hydrogène produit par élec- trolyse est stocké et sert à ali- menter les stations de distri- bution de carburant. On cite ici le projet GRHYD, inauguré le 11 juin 2018 à Dunkerque. La production d’H2 est effec- tuée à 95% par du vapore- formage et à 5% par de l’électrolyse, cette dernière p o u v a n t s e f a i r e s u i v a n t des technologies différen- tes telles que l’électrolyse a l c a l i n e, P E M ( m e m b r a n e à échanges de protons) ou Haute Température. L’hydrogène produit par les m é t h o d e s é n u m é r é e s c i - dessus est stocké sous deux formes principales ; la forme gazeuse qui est la plus répan- due et la forme liquide pour d e s a p p l i c a t i o n s d a n s l e domaine aérospatial. Le stock- age sous forme solide, qui se passe par absorption ou adsorption sur des hydrures métalliques, est encore en phase de recherche. Quant à la consommation de l’H2 , de nouvelles perspec- tives apparaissent. On l’aura compris, le procédé de métha- nation en est une, mais celui- ci coûte cher pour l’instant et subit beaucoup de pertes de rendement. L’utilisation Ana DAVID I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 27ÉVÉNEMENT OSE 2018
  28. 28. pour les piles à combusti- ble (PAC) est de plus en plus fréquente, notamment en tant qu’usage stationnaire pour l’alimentation électrique des immeubles, mais aussi pour fournir une source d’énergie portable, ou encore pour la propulsion des véhicules élec- triques. L’hydrogène peut être également consommé dans le secteur de la mobilité par les « véhicules à hydrogène ». D’un point de vue technique, les technologies sont au ren- dez-vous, mais le faible ren- dement énergétique et les coûts d’investissement et de maintenance élevés posent finalement des limites à leur essor. L’hydrogène en tant que vecteur énergétique reste toutefois prometteur car les prévisions par rappor t aux coûts de l’énergie renouvel- able sont optimistes et les projets peuvent devenir rap- idement rentables. ZOOM VERS L’USAGE D’UN HYDROGÈNE “VERT” Antoine JOURDAIN DE MUIZON Production d’H2 combinée à la capture de CO2 - Fabrice DEL CORSO (Air Liquide) Alors que la production d’hydrogène se base principalement sur l’énergie fossile, il semble urgent de développer des processus de fabrication décarbonés, pour que ce vecteur d’énergie soit compétitif en termes d’impact environnemental. C’est dans cette optique qu’Air Liquide R&D a développé son système de Carbon Capture & Storage (CCS) appli- qué à l’hydrogène produit à partir de SteamMethane Reforming (SMR), d’oxydation par- tielle de pétrole, et de gazéification de charbon. Le CCS est un processus de récupération, de transport et de stockage géologique des émissions de CO2 provenant de sources telles que les centrales de production d’énergie d’origine fossile. Après avoir rappelé que la capture de CO2 est référencée dans pas moins de 22 projets dans le monde et que le gisement de CO2 que l’on peut capter sur une année grâce à cette technologie est estimé à 41 millions de tonnes, Fabrice Del Corso a présenté un projet français de CCS, CRYOCAP (AirLiquide). Ce système permettrait de récupérer une partie des 10,85 kg CO2 eq/kg H2 émis par le processus de production d’H2 à partir d’énergie fossile. Il se heurte néanmoins à quelques obstacles, comme la disponibilité d’infrastructures pour le transport, les plans de financement ou la population qui perçoit encore le stockage comme quelque chose de dangereux. Projet Hynoca - Céline BANK Céline Bank, responsable communication et qualité de la start’up HaffnerEnergy, présente le projet Hynoca, pour Hydrogène No Carbon, une solution innovante de rupture I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 28 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  29. 29. technologique dans la production d’H2 à destination de la mobilité. Il s’agit d’utiliser la biomasse locale, énergie primaire abondante dont l’usage peut stimuler l’économie à petite échelle. La production de H2 par Hynoca passe par une thermolyse à 400°C, puis par des processus de craquage pour finir par une purification de l’hydrogène. Les autres produits gazeux de la réaction sont quant à eux valorisables par injection sur des réseaux de chaleur ou de cogénération. Hynoca permettra d’accélérer le déploiement de la mobilité hydrogène renouvelable. En effet, il permet de produire à la demande et sur le lieu de consommation, avec une effi- cacité énergétique proche de 70% (taux de transformation d’énergie primaire en H2 ). De plus, d’après Céline Bank, le prix de vente du H2 n’excèdera pas 4 euros par kg à la pompe, sachant qu’on estime à 100 km la distance qu’une voiture à hydrogène peut parcourir avec 1 kg de carburant. Par ailleurs son modèle économique est indépendant du déploi- ement de la mobilité H2 (c’est-à-dire de la construction des stations). Une première station Hynoca sera installée en 2018, grâce au projet VitrHydrogène (col- laboration entre HaffnerEnergy, Centrale-Supelec, Communauté de Communes Vitry Champagne & Der, SEM Vitry Energies). Elle permettra une production continue de H2 de 5 kg/h pour la mobilité et approvisionnant 260 véhicules. Elle fonctionnera sur des bio- masses collectées localement (granulés de bois, plaquettes forestières). Le biochar et l’Hypergas en excès seront valorisés dans la chaufferie du réseau urbain. Ce projet est labellisé « Territoires Hydrogène » en 2016 par le Ministère de l’Environnement. Il a obtenu en janvier 2018 un support financier à hauteur de 2,7 Millions d’euros par l’ADEME et le CGI dans le cadre du programme pour l’Innovation d’Avenir. Vue d’artiste de la station Hynoca © HAFFNER ENERGY I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 29ÉVÉNEMENT OSE 2018
  30. 30. Romain SAINT-LÉGER, diplômé du MS OSE L e secteur de la mobil- i t é e t d u t r a n s p o r t représente environ un quart des émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial, 29 % à l’échelle fran- çaise. Le transport routier à lui seul correspond à plus de 90 % de ces émissions. Les véhi- cules hydrogène représentent donc un enjeu important pour la décarbonation du secteur du transport, l’hydrogène vert étant 12 fois moins émissif que les carburants habituels (cf. graphique ci-dessous). Il faudrait ajouter à cela le ren- dement de transformation des moteurs. Pour les moteurs thermiques, l’efficacité est entre 30 et 35 %. Pour les piles à combustible dans les véhi- cules, ce taux peut atteindre 60 %, ce qui vient encore en faveur de l’hydrogène. I l est donc intéressant de se questionner sur le posi- tionnement de l’hydrogène par rappor t à la mobilité élec tr ique. Cette der nière p r é s e n t e d e u x p r o b l é m a - tiques, l ’autonomie, et le temps de recharge auxquelles l’hydrogène peut apporter des solutions. En effet, les voi- tures à l’hydrogène affichent jusqu’à 500 ou 600 kilomètres d’autonomie avec un temps de recharge de quelques minutes. Technologiquement, cela ne représente aucune véritable complexité supplémentaire. Il s’agit d’un moteur électrique mû par une batterie électrique qui peut être rechargée de l’extérieur. L’élément nouveau est une pile à combustible qui va pouvoir soit recharger la batterie, soit prendre le relai pour faire fonctionner directe- ment le moteur. A ce stade, il existe des pro- totypes à l’hydrogène pour pratiquement tous les types d e vé h i c u l e s. Ce p e n d a n t , pour être déployé le véhi- cule à hydrogène nécess- ite un système de stations de recharge suffisamment performant et maillé. Or, ces stations présentent un coût important car elles doivent pouvoir être manipulées par des particuliers en dépit du fait que des gaz hautement inflammables y soient stockés sous pression. Air Liquide a estimé le coût de création de ce type de station à 1 ou 2 mil- lions d’euros en 2015. Pour autant l’hydrogène se développe progressivement. Toyota, le leader du véhicule p a r t i c u l i e r à l ’ hyd ro g è n e, a vendu plus de 6 500 voi- tures depuis 2013 et devrait se développer davantage au regard des nouvelles dispo- sitions adoptées le 1er juin dernier pour accompagner la filière dans le cadre du plan Hulot. PARTIE MACROSYSTÈMES Facteurs d’émissions pour différents carburants, Source : Base Carbone ADEME, 2017 Mobilité et transport de grande maille Lyes AIT MEKOURTA I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 30 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  31. 31. Table ronde Macrosystèmes Ayoub EL BOUHALI L ’ u t i l i s a t i o n d e l’hydrogène en tant que vecteur d’énergie paraît futuriste et pourtant elle ne date pas d’hier, comme l’a rappelé M. Jacques S A I N T - JUST (H2 Plus), expert pour la commission Européenne et pour l’AIE, au début de sa présentation. En effet, la pre- mière voiture à l’hydrogène a été brevetée en 1807 par Isaac D E R I VA Z en Suisse alors que la première appli- cation du « Power to Gas » remonte à 1891 en Danemark. Aujourd’hui, les débats sur la transition énergétique ont redonné à l’hydrogène toute son actualité. D e g r a n d s e s p o i r s s o n t placés sur cet élément pour favoriser l ’intégration des énergies renouvelables dans le mix énergétique. En effet, ces sources d’énergie ne p e r m e t t e n t p a s u n e p ro - duction fiable et constante d’électricité, car sont tribu- taires de facteurs imprévisi- bles comme la météo, ce qui explique que leur part dans le mix énergétique reste encore limitée. Par ailleurs, leurs pics de production sont fréquem- ment déphasés par rapport aux pics de consommation, ce qui crée des pertes considérables, en raison de l’impossibilité de stocker d’importantes quanti- tés d’énergie. Pour pallier ce problème, il est envisagé de produire l ’ h y d r o g è n e p a r é l e c - trolyse à par tir des excé - d e n t s d ’é l e c t r i c i t é v e r t e . L’ hyd ro g è n e a i n s i p ro d u i t pourra être valorisé sous dif- férentes formes  : il peut être injecté dans le réseau de gaz, c’est le fameux « power to gas », ou bien il peut être stocké et utilisé comme combusti- ble pour produire l’électricité lors des fortes demandes ou pour alimenter la mobilité. Là encore, l’hydrogène présente un atout primordial car sa combustion est décarbonée. L a d é m o c r a t i s a t i o n d e l ’ h y d r o g è n e e n t a n t q u e vecteur d’énergie est condi- tionnée par la maîtrise de sa chaine de valeur ; de la pro- duc tion à l’application en passant par le stockage et le transport. Ce dernier maillon soulève des questions non évidentes sur l’infrastructure et l’allocation des ressources, qui ont été illustrées par M. Jean A N D R É (Air Liquide), e x p e r t i n t e r n a t i o n a l e n recherche opérationnelle et Data Science. Aussi, le mode de transpor t adopté pour acheminer l’hydrogène d’un point de production à un point de distribution va dépendre d’une multitude de facteurs technico-économiques. A l ’instar du gaz naturel, l’hydrogène peut être trans- porté par pipeline. Cependant, les matériaux composant ces derniers sont différents et plus chers que ceux utilisés dans le transport du gaz naturel. Par ailleurs, leur installation nécessite une main d’œuvre plus qualifiée, ce qui fait grimper encore davantage les « Intégration de l’H2 à grande maille, quelles stratégies adoptent les réseaux de transport ? » I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 31ÉVÉNEMENT OSE 2018
  32. 32. coûts d’une telle infrastruc- ture comparée à une infra- structure équivalente pour le transport du gaz naturel. La concrétisation d’une telle infrastructure nécessite donc un taux de pénétration impor- tant pour engager les inves- tissements nécessaires. Ainsi, les premiers réseaux de trans- port d’hydrogène par pipe - line verront le jour dans les villes à forte concentration de demande sous forme de poches locales. Suivant le développement du marché, ces réseaux vont grandir et s’interconnecter pour former les réseaux régionaux, puis le réseau national. Entre temps, la stratégie d’un transporteur comme GRTGaz est d ’injec ter l ’hydrogène dans le réseau de gaz naturel en place. Ce réseau est destiné à évoluer vers un réseau de gaz renouvelable, qui fait c o e x i s t e r l e b i o m é t h a n e et l’hydrogène, comme l’a présenté M. Nicolas PEUGNIEZ (GR TG az), senior stratégie analyste, dans un scénario 2050. Pour préparer ce scé- nario, la mise en service de plateformes pour tester les mix H2 /CH4 , comme FEnHYx (plateforme européenne), est en cours. Une autre voie pour livrer l’hydrogène au point de dis- tribution est la route. Dans sa forme gazeuse, l’hydrogène Réseau gazier en 2015 © GRTGaz I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 32 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  33. 33. est transpor té par camion d a n s d e s t u b e s p re s s u r i - sés (200-250 bar) pour une capacité d’environ 500 kg ou des bouteilles à haute pres- sion (500 bar) pour une capac- ité qui approche les 1000 kg. L’hydrogène peut également être liquéfié et expédié dans des réservoirs cryogéniques. A sa température de liqué - faction (-253 °C), l’hydrogène devient 800 fois plus dense qu’à la température ambiante ce qui permet de transporter jusqu’à 4300 Kg par camion. Le transport de l’hydrogène sous forme liquide permet d o n c d e m o b i l i s e r p l u s d’énergie sur des distances plus grandes. Toutefois, il présente deux inconvénients principaux : le coût exorbitant des unités de liquéfaction et leur consommation en élec- tricité, équivalente au tiers de la valeur énergétique ini- tiale. Il est donc nécessaire de transporter de gros volumes pour amortir le coût associé à c e m o d e d e t r a n s p o r t . U n c o m p a r a t i f d e s d i f - férents modes de transport a été présenté par M. Yassine A L I M O U (Mines ParisTech), étudiant du MS OSE. Il s’est appuyé sur une étude de Cuni et al. (2007), laquelle s’intéresse au mode de trans- port optimal en fonction de la distance et de la quan- tité d’hydrogène transpor- tée. Les conclusions de cette é t u d e , s y n t h é t i s é e s d a n s l e g r a p h i q u e c i - d e s s o u s , recommandent le transport de l’hydrogène par camion sous forme gazeuse lorsque la demande est faible et con- centrée ; sous forme liquide pour des quantités intermédi- aires et des distances impor- tantes et par pipeline pour des demandes importantes. Le graphique met aussi en évidence l’impact des effets d ’échelles qui font consi- d é r a b l e m e n t b a i s s e r l e s coûts unitaires. Aussi, au-delà des investissements néces- saires à la filière hydrogène, cette dernière a toutes les chances de décoller ; encore faut-il que la volonté poli- tique soit au rendez-vous. (Cuni et al., 2007) I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 33ÉVÉNEMENT OSE 2018
  34. 34. Dhekra BOUSNINA, diplômée du MS OSE L e s m i c r o g r i d s s o n t d e s ré s e a u x é l e c t r i q u e s i nte l - ligents de petite taille qui garantissent un approvisi- onnement local et fiable en électricité. Ils sont générale- ment composés d’installations l o c a l e s d e p r o d u c t i o n d’énergie renouvelable mais é g a l e m e n t d ’i n s t a l l a t i o n s de production plus conven- tionnelles. Des systèmes de stockage d’énergie leur per- mettent d’être indépendants du réseau électrique princi- pal et de gérer l’intermittence dans la production des éner- gies renouvelables. Les solutions de stock age d’énergie à base d’hydrogène se distinguent des solutions classiques, comme les batter- ies Li-ion, car elles présen- tent un avantage certain dans le stockage à long terme de l’énergie électrique. En effet, leur for te densité énergé - t i q u e e t l e u r f a i b l e t a u x d’autodécharge en font des solutions qu’il est difficile d’ignorer dans le développe- ment des microgrids. Déjà trois projets de microgrids intégrant des solutions de stockage à base d’hydrogène ont été réalisés : un sur l’île de la Réunion à Mafate, un au Chili à Ollague et un en Angleterre à Dunsfold où le projet sera livré à la fin de l’année 2018. D’autres projets sont actuellement à l’étude, notamment en Amérique du Nord et en Europe. Ces projets p i o n n i e r s p e r m e t t r o n t à terme de disposer de retours d’expériences sur la faisabilité technico-économique et sur l’utilisation de l’hydrogène comme solution de stockage pour les microgrids. Finalement l’hydrogène dans les microgrids n’est pas une solution futuriste mais bel et bien une réalité actuelle. Même si le marché est encore en cours de développement, les industriels sont déjà capa- bles de proposer des solu- tions matures reproductibles et commercialisables. PARTIE ÉCOSYSTÈMES Stockage d’H2 dans les microgrids Tristan DELIZY Intervention de Dhekra BOUSNINA, Mines ParisTech, Sophia Antipolis I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 34 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  35. 35. ZOOM ETUDE DE CAS Juliette THOMAS & Dorine JUBERTIE Intégration de l’hydrogène dans l’écosystème énergétique d’un aéroport A l’occasion du concours Drim’in Saclay, un groupe d’élèves du MS OSE s’est porté volo- ntaire pour répondre au défi proposé par Air Liquide, SAFRAN et les Aéroports de Paris et de Lyon. Celui-ci portait sur la question de l’utilisation de l’hydrogène pour la maî- trise des émissions de CO2 au niveau d’un écosystème aéroportuaire. Cette probléma- tique intéresse les acteurs du secteur aéroportuaire notamment en raison de l’existence d’une accréditation, l’ACA (Airport Carbon Accreditation), qui note les aéroports selon leurs émissions de CO2 et les initiatives mises en œuvre pour les réduire. Deux actions majeures, utilisant de l’hydrogène produit in situ à partir de l’électrolyse de l’eau pour un coût de 8 à 13€/kg d’hydrogène, ont été identifiées par les élèves : • Utilisation d’une pile à combustible en remplacement des APU (Auxiliary Power Unit) et des GPU (Ground Power Unit), les groupes auxiliaires responsables de l’alimentation des avions au sol. Cela permettrait d’atteindre une réduction de plus de 11 000 tCO2 /an pour les aéroports de Lyon et de près de 50 000 tCO2 /an pour ceux de Paris. • Co-valorisation de l’H2 et du CO2 émis par les aéroports afin de produire du méthane par méthanation. Le méthane peut ensuite être utilisé pour les véhicules de services de l’aéroport ou dans les moteurs des avions. Cependant, dans le cas des véhicules de service, la loi fixe le taux maximum d’incorporation du méthanol, obtenu ici à partir du méthane, à seulement 3%. Ainsi, seuls 0,17% de la capacité totale de production du méthanol pour- rait être valorisée dans ces véhicules. Cette étude a montré le potentiel de l’hydrogène pour la décarbonation des aéroports avec l’identification de nombreux projets porteurs. Cependant, le manque de législation et la dureté des normes relatives à l’utilisation de l’hydrogène en milieu aéroportuaire est un frein majeur à la faisabilité de ce projet. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 35ÉVÉNEMENT OSE 2018
  36. 36. Table ronde Ecosystèmes Juliette THOMAS & Dorine JUBERTIE « L’Hydrogène, maillon manquant aux initiatives locales pour une énergie décarbonée ? » L a seconde table ronde a r é u n i M . F l a v i e n PASQUIER (Capénergies), M. Olivier MACHET (Engie BU H2 ), M. Stéphane A R N O U X (Engie Sofely) et M. Daniel E B E R S F E L D, u n é l è v e d u Mastère OSE. La probléma- tique autour de laquelle ils se sont confrontés por tait sur la place de l’hydrogène dans la décarbonation et le d é ve l o p p e m e n t d e s é n e r - gies renouvelables à l’échelle locale. La région PACA est un cas d’étude per tinent pour ré p o n d re à c e t te p ro b l é - matique, puisqu’elle réunit les ressources, les besoins et les enjeux nécessaires au d é p l o i e m e n t d ’ u n c l u s t e r énergétique. M. Pasquier, en sa qualité de référent hydrogène pour la région PACA chez Capénergies, a présenté les divers atouts de la région pour l’implantation de la filière hydrogène. Tout d’abord, la zone industrielle de Marseille (Fos-sur-mer) s’a vè r e t r è s i n t é r e s s a n t e, puisqu’elle regroupe à la fois des entreprises consommatri- ces d’hydrogène et émettrices d’hydrogène dit « fatal ». Cet hydrogène néfaste est trans- formable après des étapes de purification. Le développe - ment de cette technique pour- rait permettre la revalorisa- tion de 5000 à 7000 tonnes d’hydrogène non exploitées actuellement. Le projet Jupiter 1000, mené p a r G R TG a z , p o r te s u r l e développement d’un démon- strateur industriel de conver- sion de l’électricité en gaz (hydrogène ou méthane). Le dispositif, représenté en figure ci-contre, permet de convertir l’excès d’électricité produite par les so u rces renouvel - ables en hydrogène via une é l e c t r o l y s e d e l ’e a u . C e t hydrogène peut être injecté tel quel dans les réseaux de gaz naturel ou transformé en méthane par méthanation en utilisant le CO2 capté dans les fumées industrielles voisines. Fos-sur-mer a également été choisie pour l’implantation de ce démonstrateur, en raison du potentiel en électricité renouvelable du secteur et de la présence d’industries Process du projet Jupiter 1000 © MS OSE - Promotion 2018 I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 36 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  37. 37. émettrices de carbone. Le projet HyGreen Provence, p r é v o i t l ’ u t i l i s a t i o n d u potentiel d ’ensoleillement de la région (près de 2800 h d’ensoleillement en 2017) afin de fournir la région en énergie renouvelable mais aussi pour p r o d u i r e d e l ’ h y d r o g è n e vert grâce à l’électrolyse de l’eau. Cet hydrogène pour- rait ensuite être stocké dans les caves salines de géomé- thane situées à Manosque. Grâce à ce projet local, qui prend en compte les spécific- ités de la région, il sera possi- ble de pallier à l’intermittence d u p h o t o v o l t a ï q u e e t d e réguler le congestionnement du réseau via le stock age d’hydrogène. D’autres projets sont actuel- lement à l’étude concernant la mobilité, essentiellement dans le domaine des trans- por ts publics, avec notam- ment le lancement de lignes de bus à hydrogène. Un travail peut également être effec- tué au niveau du réseau fer- roviaire. En effet, de nom- breuses lignes ferroviaires étant encore non électrifiées, il serait intéressant de dével- opper un projet de train à hydrogène en remplacement des trains diesel, s’inscrivant ainsi dans la volonté du gou- v e r n e m e n t d e m e t t r e e n service au moins un train à hydrogène d’ici 2022. Enfin, la région possède un potentiel au niveau de la mobilité mari- time grâce à sa façade côtière. Le projet HYNOVAR, présenté par M. Arnoux, est un exemple d’initiative prise dans ce cadre. Il prévoit notamment le dével- oppement d’une navette mar- itime à hydrogène ainsi que la mise en place d’une station hydrogène avec électrolyseur dans le port de Toulon. L’engouement récent des poli- tiques pour la filière hydrogène a permis d’accélérer et de multiplier les projets liés à son déploiement selon M. Machet. Suite à l’accord de Paris sur le climat acté en décembre 2015, la région PACA a adopté un Plan Climat en décembre 2017, intitulé « Une COP d’avance ». Dans ce cadre, la région a décidé de dédier dès 2018 plus de 20% de son budget d’intervention au climat, et plus de 30% de ce budget d’ici 2030. Ce soutien politique a forte- ment encouragé le développe- ment de projets autour de l’hydrogène, avec l’émergence d’une quinzaine de projets e n r é g i o n S u d - P r o v e n c e Alpes Côte d ’A zur sur les d e u x d e r n i è r e s a n n é e s . Cette constatation a poussé Capénergies à lancer le Club H 2 R é g i o n S u d - P r o v e n c e - Alpes- Côte d’A zur, en mai 2018. Le but de la démarche est de favoriser la synergie entre les différents acteurs du secteur, afin de démon- trer la volonté et la capacité des acteurs à faire émerger une filière Hydrogène struc- turée au niveau du territoire PACA, et d’attirer ainsi des financements sur des projets régionaux. L’ensemble des intervenants a insisté sur la nécessité d’un travail en “open innovation” sur la question du développe- ment de la filière hydrogène. Un travail participatif, avec par tage des risques et des bénéfices, permettra d’aboutir plus rapidement à des solu- tions innovantes autour de ce sujet. Le déploiement de ces mul- t i p l e s p r o j e t s a u t o u r d e l’hydrogène pourrait entraîner une accélération de la décar- b o n a t i o n é n e r g é t i q u e a u niveau régional, en permet- tant notamment une plus grande flexibilité de l’offre é l e c t r i q u e r e n o u v e l a b l e locale grâce à des solutions I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 37ÉVÉNEMENT OSE 2018
  38. 38. de stockage, ou encore en encourageant le développe- ment de réseaux de transports publics décarbonés. Enfin, la démonstration au niveau local de la viabil- i t é d ’ u n m o d è l e é n e r g é - tique décarboné permettra le développement de projets similaires dans les régions voisines. L’interconnexion de ces clusters pourrait conduire au déploiement de ce modèle à l’échelle macroscopique. Table ronde « Ecosystème » - M. Flavien PASQUIER (Capénergies), M. Olivier MACHET (Engie BU H2 ), M. Stéphane ARNOUX (Engie Sofely) et M. Daniel EBERSFELD, Mines ParisTech - Sophia Antipolis I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 38 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  39. 39. Florian ROUOT, diplômé du MS OSE Du fait des récents progrès technologiques, le monde politique se pose la question de la place de l’hydrogène dans la transition énergétique avec deux grandes probléma- tiques : l’indépendance éner- gétique et la décentralisation des moyens de production. En France, la facture énergé- tique est conséquente : 8 Mds pour le gaz et 23 Mds pour le pétrole en 2017. L’hydrogène pourrait devenir une solution pour remplacer ces énergies fossiles et ainsi s’affranchir de leurs défauts inhérents  : for te variabilité du prix et d é p e n d a n ce a u x i m p o r t a - tions. De plus la possibil- ité de produire localement l’hydrogène permet de répon- dre à la décentralisation en cours. Ces dernières années, le débat autour de l ’hydrogène en France était lié à son accept- abilité sociale. Actuellement, l’hydrogène doit faire face à des normes de sûreté strictes, les freins de la réglementation devront donc être adaptés aux nouveaux usages afin que l’hydrogène puisse être déployé et devenir un vecteur énergétique majeur. A noter, le débat politique est récem- ment devenu plus favorable et constructif avec notamment le plan Hulot, annoncé le 1er juin 2018, qui a rompu avec les confrontations passées. Ce plan national de déploiement apporte des soutiens à la fois financiers et réglementaires à la filière hydrogène. Dans un monde où le citoyen est de plus en plus impli- qué dans la chaîne de valeur énergétique et dans l’énergie qu’il consomme, l’hydrogène pourrait être un vecteur clé. Malgré tout, les enjeux poli- tiques autour de cette filière restent impor tants et elle ne se développera de façon v i a b l e q u e d a n s u n c o n - tex te réglementaire et de soutien favorables. Certains pays comme le Japon, qui va servir de démonstrateur lors des JO 2020, ont déjà réussi ou sont en passe de réussir l’intégration de l’hydrogène comme un vecteur énergé - tique important. ENJEUX – CONSIDÉRATIONS POLITIQUES ET ENVIRONNEMENTALES Valentin MATHIEU Enjeux politiques I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 39ÉVÉNEMENT OSE 2018
  40. 40. Chloé POTIER, diplômée du MS OSE Dans un contexte de lutte contre le réchauffement cli- m a t i q u e , l a q u e s t i o n d e l ’i m p a c t e n v i r o n n e m e n t a l de l’hydrogène se pose. Cet impact environnemental est le plus souvent exprimé en contenu CO2 par procédé et son unité est le gramme de CO2 équivalent émis (le CO2 étant le gaz de référence pour exprimer les effets d’émissions de gaz à effet de serre). Dès lors, il est important de sou- ligner que si l’on s’intéresse à l’ensemble de sa chaîne de valeur, l ’utilisation de l’hydrogène a un impact non nul en termes d’émissions. L e b i l a n d ’é m i s s i o n d e l’hydrogène est notamment for tement lié à son moyen de production. Actuellement, une grande partie (95%) de l ’ h y d r o g è n e e s t p r o d u i t e par reformage (à par tir de vapeur et de gaz, charbon et pétrole) et une part minime est produite par électrolyse (5%), c ’est-à- dire à par tir d’électricité. Le contenu CO2 de chaque procédé par quan- tité d’énergie produite est consigné dans le tableau ci- dessous. Ainsi, on remarque que l’impact de l’hydrogène produit par élec trolyse va dépendre fortement du mix électrique et n’est pas forcé- ment inférieur à l’impact de celui produit par reformage. Pertinence environnementale Afin de garantir l’origine et la traçabilité de l’hydrogène u t i l i s é , u n p r o j e t e u r o - p é e n d e c e r t i f i c a t i o n d e l ’ h y d r o g è n e ( C e r t i f h y ) s’intéresse au contenu CO2 et à son origine pour ainsi a f f e c t e r d e s « G a r a n t i e s d’Origine » en fonction d’un seuil d’émission limite et de l’origine de l’énergie servant à sa production (renouvel- able ou non). Cependant, ce projet est encore embryon- naire et le chemin reste long pour généraliser la traçabilité exacte de l’hydrogène utilisé. Actuellement, les technologies de production d’hydrogène ne sont donc pas neutres vis-à- vis de l’environnement. Des progrès restent à faire et les technologies vont mûrir comme le stockage du CO2 émis lors de la production d ’hydrogène (CCS, Carbon Capture and Storage). Empreinte carbone de la production d’H2 - d’après Shell International – Hydrogen study (2017) I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 40 ÉVÉNEMENT OSE 2018
  41. 41. CONCLUSION ET PERSPECTIVES DE LA FILIÈRE HYDROGÈNE Laura SOBRA Lise ADEGNON, diplômée du MS OSE Dans le cadre de la transi- tion énergétique, l’hydrogène apparaît comme un vecteur de décarbonation du mix éner- gétique très prometteur s’il est fabriqué via des procé - dés qui eux-mêmes rejettent peu de gaz à effet de serre, comme l’électrolyse à partir d’électricité d’origine renouv- e l a b l e. Le s u j e t s’i n tè gre de façon croissante dans la politique énergétique de cer- tains pays, comme le projet « société tout hydrogène » au Japon, ainsi que dans des projets plus locaux qui ont un rôle tout aussi important à jouer dans le développement de la filière. Cependant, son déploiement à gra n d e é c h e l l e re n co n - tre toujours certains freins, comme un coût élevé et un p a n e l d ’a p p l i c a t i o n s t r è s large, dont chacune rentre en concurrence avec d’autres solutions déjà existantes. Toutefois, grâce à ses modes de produc tion et applica - tions var iées, l ’hydrogène permettrait à long terme de faire converger les réseaux de gaz et d’élec tricité, et a i n s i d e p o u v o i r i m a g - iner un modèle énergétique global plus respectueux de l’environnement pour faire face à nos besoins de demain. Carole BARON, GRT GAZ Quel rôle à jouer pour la modélisation prospective ? D ’ a p r è s C a r o l e B A R O N , chargée de mission straté - gique chez GRTGaz et parte- naire de la chaire MPDD, la modélisation prospective a un rôle à jouer pour éclairer les questions du positionnement d e l ’ h y d r o g è n e d a n s l e s chemins technologiques et énergétiques possibles pour le futur. Les problématiques rencon- trées actuellement lors de l ’élaboration d ’un modèle seront d’autant plus impor- tantes pour cette technolo- gie. En effet, la problématique d’échelle est cruciale, puisque l ’hydrogène reste difficile à transpor ter, tout comme la question de la flexibilité entre l’offre et la demande et de l’intermittence des EnR, dans la mesure où l’hydrogène pourrait jouer un rôle en tant que moyen de stockage. Pour ce travail de modélisa- tion, l’important restera de bien définir l’objectif et de comprendre les limites du modèle, qui n’est jamais par- faitement exhaustif. Cependant, peu de modèles de ce type intègrent l’hydrogène aujourd’hui. La modélisation prospective a donc encore beaucoup à offrir pour définir la place que pourrait occuper l’hydrogène au sein du mix énergétique global. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 41ÉVÉNEMENT OSE 2018
  42. 42. LA PROMOTION 2018 Lyes AIT MEKOURTA Etudes de prospective territoriale Rihab BEN MOKHTAR Business développement des EnR Ahmed CHAABANE Valorisation innovante du Data Lake EDF SEI et mise en place de tableaux de bord opérationnels. Ana DAVID Développements algorithmiques pour microgrids. Tristan DELIZY Le carnet numérique du logement. Lucas DESPORT De l’optimisation des comportements par les IoT pour les smart buildings. Ayoub EL BOUHALI Stratégies de réponses aux appels d’offres. Lionel FABIANI Mise en place d’un modèle de détection des opportunités de raccordement d’ouvrage ENR. Antoine JOURDAIN DE MUIZON Nouveaux systèmes énergétiques locaux multi- énergies. Dorine JUBERTIE Développements pour West Grid Synergy. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 42 LA PROMOTION 2018
  43. 43. Yacine LAHMA Business développement des systèmes énergétiques locaux. Aboubakr MACHRAFI Modélisations technico-économique de l’équilibre offre- demande d’électricité en Europe. Florian MARCHAT Développements mathématiques stochastiques pour le projet Clim2power. Valentin MATHIEU Développement de modèles prospectifs intégrant les spécificités insulaires. Mahmoud MOBIR Etude Prospective d’intégration des EnR au niveau mondial. Hamza MRAIHI Etude de l’impact des variations climatiques sur les scénarios de demande à l’échelle européenne. Martin PIERSON Modélisation prospective du secteur du raffinage. Eli RAKOTOMISA Modélisation et études économiques du stockage. Juliette THOMAS Développement des stockages d’électricité. Laura SOBRA Business Development pour des stations de recharge d’hydrogène vert pour une mobilité decarbonée. Maxence TOULOT Analyse des technologies gaz et leur évolution sur le long terme. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 43LA PROMOTION 2018
  44. 44. THÈME DE LA NOUVELLE PROMOTION Nouvelle promotion, nouveau thème ! Cette année, la promotion 2018 du Mastère Spécialisé OSE se penchera sur la problématique de la mobilité. Quels choix énergétiques pour une mobilité durable ? Telle est la question à laquelle les nouveaux étudiants de la formation tenteront de répondre à travers diverses études et projets. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 8 44 LA PROMOTION 2018

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