Description

Le contexte énergétique actuel nécessite la mise en œuvre de solutions innovantes pour les systèmes de conversion, de stockage et de distribution d'énergie, afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique. Divers systèmes de conversion d'énergies renouvelables (solaire, éolien, etc.) et procédés (combustion ou gazéification de la biomasse, digestion anaérobie et méthanisation, etc.), ainsi que de nombreux procédés de valorisation énergétique (cogénération, valorisation énergétique des déchets, etc.) sont au cœur des solutions innovantes de conversion et de distribution d'énergie. Chacun d'entre eux présente des avantages et des inconvénients, et de nombreuses études se concentrent sur l'optimisation individuelle de ces processus. Cependant, il est nécessaire de les exploiter dans leur ensemble, sous forme de systèmes multi-énergies (MES), en créant des synergies entre chacun de leurs sous-systèmes. Ces MES sont complexes à concevoir et difficiles à exploiter. Par conséquent, l'optimisation numérique de la topologie, du dimensionnement et du fonctionnement semble être une approche tout à fait pertinente.
Description de l'offre de doctorat

L'objectif du doctorat est l'optimisation mathématique de la topologie (conception du réseau, sélection des unités de conversion et de leurs connexions) et du dimensionnement (capacité des unités de conversion et de stockage), en tenant compte de la variabilité transitoire de la demande et des ressources. La formulation d'un tel problème d'optimisation est de type MIDO (Mixed-Integer Dynamic Optimization), incluant des variables entières pour modéliser l'existence des unités de conversion.

Compétences requises

Diplôme d'ingénieur (ou master) en génie énergétique/génie des procédés Bonne connaissance des systèmes/procédés de conversion d'énergie Fort intérêt pour la modélisation Solides compétences en optimisation numérique Maîtrise de l'anglais Intérêt pour le travail en équipe, en particulier dans un environnement interculturel Disponibilité pour des missions à l'étranger

Bibliographie

1. Michael M Aba, Galo AC Le Roux (BR), and Brenno C Menezes. “Integrated ethanol and gasoline supply chain planning under environmental constraints: A case study of Brazil”. In: Computers & Chemical Engineering 164
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2. Matheus HA Aboukalam da Cruz, Myriam Etancelin, Frédéric Marias (FR), Jean-Michel Reneaume (FR), Sabine Sochard-Reneaume (FR), and Sylvain Serra (FR). “Dynamic modelling of an alkaline water electrolysis system and optimization of its operating parameters for hydrogen production”. In: International Journal of Hydrogen Energy
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3. Régis Delubac, Mohammad Sadr, Sabine Sochard (FR), Sylvain Serra (FR), and Jean-Michel Reneaume (FR). “Optimized operation and sizing of solar district heating networks with small daily storage”. In: Energies 16.3 (2023), p. 1335

4. Régis Delubac, Sylvain Serra (FR), Sabine Sochard (FR), and Jean-Michel Reneaume (FR). “A dynamic optimization tool to size and operate solar thermal district heating networks production plants”. In: Energies 14.23 (2021), p. 8003

5. Olamilekan E Tijani, Sylvain Serra (FR), Patrick Lanusse, Rachid Malti, Hugo Viot, and Jean-Michel Reneaume (FR). “Grey-Box Modelling of District Heating Networks Using Modified LPV Models”. In: Energies 18.7 (2025), p. 1626

6. José OA Matias and Galo AC Le Roux (BR). “Plantwide optimization via real-time optimization with persistent
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7. Alix Untrau (FR), Sabine Sochard (FR), Frédéric Marias (FR), Jean-Michel Reneaume (FR), Galo AC Le Roux (BR), and Sylvain Serra (FR). “Analysis and future perspectives for the application of Dynamic Real-Time Optimization to solar thermal plants: A review”. In: Solar Energy 241 (2022), pp. 275–291

8. Alix Untrau (FR), Sabine Sochard (FR), Frédéric Marias (FR), Jean-Michel Reneaume (FR), Galo AC Le Roux (BR), and Sylvain Serra (FR). “Dynamic Real-Time Optimization of a solar thermal plant during daytime”. In: Computers & Chemical Engineering 172 (2023), p. 108184

9. Alix Untrau (FR), Sabine Sochard (FR), Frédéric Marias (FR), Jean-Michel Reneaume (FR), Galo AC Le Roux (BR), and Sylvain Serra (FR). “A fast and accurate 1-dimensional model for dynamic simulation and optimization of a stratified thermal energy storage”. In: Applied Energy 333 (2023), p. 120614

10. Alix Untrau (FR), Sabine Sochard (FR), Frédéric Marias (FR), Jean-Michel Reneaume (FR), Galo AC Le Roux (BR), and Sylvain Serra (FR). “Storage management in a rolling horizon Dynamic Real-Time Optimization (DRTO) methodology for a non-concentrating solar thermal plant for low temperature heat production”. In: Applied Energy 360 (2024), p. 122860
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Mots clés

Systèmes multi-énergie, Modélisation dynamlique, Optimisation dynamique en variables mixtes (MIDO)