Encadrement :
Directeurs de projet :
- Dr. Jean-Louis Dirion (IMT Mines Albi)
- Prof. Matthieu LAURAS (IMT Mines Albi)
- Dr. Anne-Marie BARTHE-DELANOË (IMT Mines Albi)
- Dr. Aurélie MONTARNAL (IMT Mines Albi)
- Dr. Eva PETITDEMANGE (IMT Mines Albi)
Localisation :
Le projet sera localisé à Albi (IMT Mines Albi).
Contrat :
CDD de 24 mois à compter d’octobre 2022. Poste d’ingénieur de recherche, statut cadre, en partenariat avec l’entreprise AMARENCO.
Rémunération : ~ 2100 € net/mois.
Candidature :
Les candidatures (CV, lettre de motivation, relevé des notes du Master, et tout document susceptible d’aider à évaluer le niveau et les motivations du/de la candidat(e)) sont à adresser par email à aurelie.montarnal@mines-albi.fr et anne-marie.barthe@mines-albi.fr avant le 29 juin 2022. Les candidats présélectionnés auront l’occasion d’exposer oralement leurs motivations lors d’un entretien à planifier fin juillet 2022.
Pour plus d’information, merci de contacter aurelie.montarnal@mines-albi.fr et anne-marie.barthe@mines-albi.fr
Contexte du projet ECOTRAIN PV
Le projet ECOTRAIN est un système de navettes autonomes ferroviaires légères alimentées par batterie et permettant d’assurer une circulation automatisée sans conducteur. Deux types de navettes seront développées sur une base technique commune “micro-fret” et “passager”. L’objectif est de développer une navette autonome guidée par des rails de 30 places abordée en version passager et fret, en rupture par rapport à l’existant (poids, automatisation rapide, polyvalence du véhicule), avec un coût d’exploitation plus faible dû à l’automatisation du service (sans conducteur). Compte-tenu de sa faible charge à l’essieu, le véhicule ultraléger proposé par ECOTRAIN sera compatible avec les rails du projet INFRALIGHT, susceptible d’améliorer le bilan potentiel de coûts globaux d’investissement et d’équipement « standard » des lignes de desserte fine du territoire. Plusieurs centaines de lignes ECOTRAIN sont envisagées, rien que sur le territoire national, à l’horizon de dix ans.
A ce jour, le Comité de Pilotage du Programme France 2030 a décidé de supporter une première vague de financement de l’initiative ECOTRAIN visant à développer un premier prototype de matériel roulant et à investiguer les schémas organisationnels associés au projet (modalités de pré- et post-acheminement, principes et outils de planification des activités, etc.). Ce premier programme n’adresse pas la question pourtant cruciale, de la production et de la distribution de l’énergie électrique nécessaire aux futures navettes. Un minimum de 5 MW sera en effet nécessaire pour chaque ligne et une production par centrale photovoltaïque est envisagé pour répondre aux enjeux environnementaux de l’initiative ECOTRAIN. Ainsi, ce sont 50 000 m2 à 100 000 m2 de panneaux solaires qui devraient être nécessaires pour chacune des futures lignes ferroviaires ECOTRAIN.
Au final, dans son approche actuelle, le projet ECOTRAIN ambitionne d’adjoindre à chaque future ligne ferroviaire ECOTRAIN, une centrale photovoltaïque (PV) permettant d’alimenter le rechargement des batteries des trains d’une part, mais aussi les activités socio-économiques de proximité d’autre part. En effet, la production d’électricité sera par définition « continue » alors que les besoins relatifs au projet ECOTRAIN seront « discontinus » (enjeu de gestion des crêtes). Dans cette perspective, le présent projet, nommé ECOTRAIN PV, souhaite investiguer, dans une logique d’autoconsommation collective (loi du 3 mars 2021), des solutions techniques et des schémas organisationnels innovants compatibles avec la philosophie générale du projet ECOTRAIN. Il faut noter ici que l’emprise du projet ECOTRAIN portera essentiellement sur de petites agglomérations et sur des milieux ruraux. En conséquence, la solution qui consisterait à simplement réinjecter le surplus de production électrique sur le réseau national ne semble pas crédible au regard des ambitions économiques et écologiques du projet.
Problématiques R&D adressées dans le projet ECOTRAIN PV
Plusieurs verrous scientifiques et industriels seront à adresser dans le cadre du projet de recherche et développement (R&D) ECOTRAIN PV. L’approche d’autoconsommation collective et la dynamique de mobilité portée par ECOTRAIN sont deux initiatives totalement nouvelles pour lesquelles les solutions métiers en matière énergétique restent à inventer. En particulier, la question des débouchés potentiels pour les surplus d’énergie électrique produits par les futures centrales photovoltaïques ECOTRAIN reste entière. Si on ajoute à cela le fait que les solutions seront forcément dépendantes des contextes environnementaux, sociaux et économiques de chacune des futures lignes, il convient d’envisager une approche permettant de simplement identifier, définir, caractériser et évaluer les options possibles de consommation énergétique à considérer pour chacune des futures lignes. De là, ressort une première question de R&D :
Problématique 1 : Comment identifier et concevoir rapidement des alternatives d’autoconsommation énergétique collective associées à la mise en œuvre d’une centrale photovoltaïque en milieu faiblement urbain ou rural ?
Proposition
Concernant cette problématique, l’approche envisagée consiste ainsi en deux étapes. Tout d’abord, l’établissement un méta-modèle et d’une base de connaissance associée viseront à identifier et caractériser les concepts communs relatifs à la mise en place d’une centrale photovoltaïque en milieu rural ou faiblement urbanisé, à visée d’autoconsommation collective et de réapprovisionnement énergétique d’un système principal (ici ECOTRAIN). En effet, si chaque projet d’implantation sera effectivement unique, nous émettons l’hypothèse que des caractéristiques communes doivent exister et qu’une certaine modularité dans la conception des solutions d’autoconsommation collective doit pouvoir s’envisager.
Ainsi, par la suite, des propositions de scénarios d’autoconsommation collective peuvent être proposées par l’utilisation de règles métier et d’algorithmes d’optimisation multicritères et multi-objectifs.
En complément, des méthodes d’apprentissage automatique et statistiques permettront de profiter des opportunités, permises par l’open data (en particulier partagée par l’INSEE[1]) et les données passées et futures potentiellement collectées sur de telles installations énergétiques, pour affiner automatiquement la contextualisation de chaque situation d’implantation.
L’ambition est ici d’avoir recours à des outils d’Intelligence Artificielle afin de maximiser l’efficience des travaux de conception d’une part, et de maximiser la pertinence des solutions proposées d’autre part.
Quatre tâches principales sont attendues :
- Elaboration d’un méta-modèle et d’une base de connaissance métier. Cette tâche s’attachera à structurer la connaissance des experts quant à la qualification d’un contexte situationnel lors de l’implémentation de toute centrale photovoltaïque.
- Déduction de scénarios d’autoconsommation collective. Cette tâche visera à développer l’intelligence artificielle permettant d’exploiter la logique sémantique fournie par le méta-modèle et les informations stockées dans la base de connaissances développés dans la tâche précédente.
- Intégration des données ouvertes et d’usage pour affiner les contextes d’implantation : l’opportunité offerte par les dépôts de données gouvernementales et ouvertes permet d’envisager d’affiner la modélisation des contextes d’implantation et donc de proposer des scénarios d’autoconsommation au plus près de la réalité.
- Expérimentation et validation sur le cas d’étude : Cette tâche visera à éprouver les outils de formalisation et d’intelligence artificielle développés précédemment sur un cas d’étude concret, en lien avec le projet ECOTRAIN.
[1] Institut National de la Statistique et des Études Économiques : https://www.insee.fr
Equipes de Recherche :
- Le Centre Génie Industriel localisé à IMT Mines Albi développe des recherches dans le domaine de l’ingénierie organisationnelle de biens et de services, en collaboration avec des partenaires publics et industriels nationaux et internationaux. Plus précisément, ce Centre de Génie Industriel développe des approches, modèles, méthodes et outils pour aider à la conception et à l’exploitation des processus et des projets créateurs de valeur à destination du monde socio-économique, et de la société.
IMT MINES ALBI s’appuie sur une expertise forte de ses chercheurs dont le spectre des compétences scientifiques couvre les thèmes suivants :
- Gestion des processus collaboratifs
- Gestion des Connaissances
- Gestion des chaînes logistiques
- Recherche Opérationnelle
- Data Science
- Le centre RAPSODEE localisé à IMT Mines Albi développe des activités de recherche dans plusieurs domaines de recherche : Procédés thermiques pour la valorisation de la biomasse, des coproduits et des résidus en vecteurs énergétiques et matériaux fonctionnels ; Intensification des procédés industriels à haute efficacité énergétique et environnementale ; Solaire à concentration ; Modélisation et simulation des systèmes énergétiques complexes ; Développement de matériaux fonctionnels sous forme de solides divisés ; Procédés de génération et de mise en forme de solides divisés ou de podres. D’une manière générale, ses recherches portent sur le Génie des Procédés et concernent la compréhension et la maîtrise des processus mis en œuvre dans des procédés industriels.
Les secteurs industriels concernés sont par exemple les industries à forte intensité énergétique (céramique, cimenterie, producteurs d'énergie, …), les éco-industries, les procédés de traitement et de valorisation des déchets ou biomasse, les systèmes énergétiques renouvelables, mais aussi les procédés intervenant dans la production pharmaceutique. Les activités de recherche sont réparties dans deux groupes : (i) Groupe de Recherche Poudre et Procédés (PP) ; et (ii) Groupe de Recherche Énergétique et Environnement (EE). Ce projet concerne principalement le périmètre d’activités du groupe EE.
- La société AMARENCO est un producteur indépendant d’énergie. Amarenco Group a vu le jour en 2018, à la suite du rapprochement de deux entreprises aux expertises complémentaires :
> Méthode Carré, bureau d’études et maître d’œuvre français fondé en 2008 par Olivier Carré pour concevoir des projets photovoltaïques et accompagner des investisseurs intéressés par ce secteur.
> Amarenco, créé en 2013 en Irlande par Alain Desvigne et John Mullins, afin de financer et de développer des infrastructures autour des énergies renouvelables, notamment en France et en Irlande.
Grâce à un modèle solide, intégrant toute la chaîne qui permet de générer de l’électricité solaire, Amarenco Group a connu une croissance fulgurante, s’est développé sur 3 continents en à peine 3 ans et a levé 165 M€ auprès d’investisseurs de renom en 2020.
Amarenco mise également sur son sens de l’innovation et son agilité pour concevoir de nouveaux modèles économiques. Ainsi, le groupe développe les infrastructures de demain, y compris les solutions digitales favorisant l’émergence du modèle peer-to-peer de l’énergie, s’implante régulièrement sur de nouveaux territoires et reste toujours ouvert. Dans le projet ECOTRAIN-PV, un modèle d’autoconsommation pour fournir de l’énergie au train en cours de développement « ECOTRAIN », est un projet ambitieux du territoire tarnais puisque la première navette sera testée sur l’albigeois.
Les Parties partagent ainsi un intérêt commun pour la recherche et l’innovation dans le domaine de nouvelles approches organisationnelles et opérationnelles ainsi que les énergies renouvelables au service de l’industrie.
