Le déploiement à grande échelle des centrales solaires à concentration équipées de systèmes de stockage thermique passe, notamment, par le développement de stratégies de contrôle-commande avancé permettant, d’une part, d’exploiter au mieux la ressource solaire disponible et, d’autre part, de gérer efficacement les systèmes de stockage. Ainsi, PROMES-CNRS a pour ambition d’accompagner ce déploiement et de répondre aux besoins formulés par les industriels œuvrant dans le domaine par le développement de stratégies fondées sur la théorie de la commande prédictive (ou MPC, pour Model-based Predictive Control), les outils de l’apprentissage automatique/profond (un sous-domaine de l’intelligence artificielle) étant par ailleurs mis à profit, tant pour le développement de modèles que la prévision de perturbations (par exemple, la variabilité de la ressource solaire).
MicroSol-R, une plateforme de recherche permettant l’étude de composants innovants destinés aux centrales solaires à concentration, permettra de mener à bien les travaux prévus. La microcentrale solaire (d’une puissance de 150 kWth) est équipée de collecteurs cylindro-paraboliques (deux modules orientés Est-Ouest, un module orienté Nord-Sud) et d’un système de stockage de type thermocline ; sa capacité est de 220 kWh, ce qui correspond à une production d’1h30, pour une puissance thermique de 140 kW). Un système de stockage conventionnel (deux cuves) complète l’installation (20 minutes de production, pour une puissance thermique identique). Grâce au rayonnement solaire concentré, l’installation produit de la chaleur. Une micro-turbine (de 15 kW) produit de l’électricité, à partir de cette chaleur, par la mise en œuvre d’un cycle thermodynamique (un cycle de Rankine organique).
PROMES-CNRS, par l’intermédiaire de la thèse proposée, développera et validera, dans un premier temps en simulation puis expérimentalement (grâce à MicroSol-R), des algorithmes pour le contrôle-commande avancé des centrales solaires à collecteurs cylindro-paraboliques équipées de systèmes de stockage thermique et de générateurs d’appoint. La stratégie que développera PROMES-CNRS aura pour objectif premier d’optimiser les performances des centrales par la gestion prédictive des systèmes de stockage et des générateurs d’appoint (dont il conviendra de limiter autant que possible l’utilisation, dès lors que ces générateurs utilisent de l’énergie fossile) et de compenser une baisse de la production.
Les tâches qui seront confiées au/à la doctorant(e) recruté(e) sont :
- le développement d’un modèle dynamique de la microcentrale solaire MicroSol-R [t0 à t0 + 6 mois] ;
- le développement d’algorithmes pour la prévision multi-horizon (infra-horaire/infra-journalière) de l’éclairement normal direct [t0 à t0 + 12 mois] ;
- le développement d’un contrôleur MPC pour la gestion prédictive des centrales solaires à collecteurs cylindro-paraboliques équipées de systèmes de stockage thermique [t0 + 12 mois à t0 + 24 mois] ;
- l’évaluation de la robustesse du contrôleur MPC aux perturbations et aux erreurs de modélisation et de prévision et l’étude de l’effet d’échelle [t0 + 18 mois à t0 + 24 mois] ;
- la validation expérimentale, grâce à MicroSol-R, des développements réalisés [t0 + 24 mois à t0 + 36 mois].
Les compétences recherchées sont :
- Modélisation et identification des systèmes
- Intelligence artificielle (apprentissage automatique/profond)
- Automatique avancée (théorie de la commande prédictive
Contacts
- Stéphane Grieu, grieu@univ-perp.fr
- Julien Eynard, julien.eynard@univ-perp.fr
- Stéphane Thil, stephane.thil@univ-perp.fr
